표면 증강 라만 분광법을 이용한 페스트균 마커의 고감도 면역분석

Abstract

최근 생명과학 분야에서 자성입자와 기능성 나노입자를 이용한 표면증강라만분광법 기반 면역분석법 개발에 관련된 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 이 방법은 기존 방법들 보다 고감도 검출이 가능할 뿐만 아니라, 전처리과정이 단순하고 검출 시간이 짧다는 장점이 있다. 자성입자와 기능성 나노입자를 이용한 표면증강라만분광 기반 면역분석법은 화학 및 생물학 실험에매우 유용하다. 본 연구는 자성입자, 기능성 나노입자를 사용하여 표면증강라만분광법 기반의 페스트균 마커 F1 (fraction 1) 항원 고감도 면역분석을 수행하였다. 자성입자와 기능성 나노입자는 각각 지지체와 검츨 프로브로 이용되였다. 자성 면역복합체는 F1 항원에 의하여 F1 검출항체가 고정화된 기능성 나노입자와 F1 일차항체가 고정화된 자성입자 사이의 항원-항체 반응으로부터 형성된다. 자성입자와 기능성 나노입자를 이용한 표면증강라만분광법 기반 페스트균 마커인 F1 항원의 고감도 면역분석의 검출 한계는 0.239 ng/mL를 나타냈으며, 이는 기존 면역분석법인 ELISA보다 10배 낮은 검출 한계이다. 또한, 기존 면역분석법보다 적은 시약 소모 (50 μL 이하), 빠른 분석 시간 (30분 이하)의 장점을 나타내었다. 이 연구결과는 다양한 고위험병원체에 대한 손쉬운 면역분석법에 대한 새로운 방법을 제공할 것으로 기대된다.; The development of surface-enhanced Raman scattering (SERS)-based immunoassay methods using magnetic beads and SERS nanotags has attracted significant recent attention in biological science. SERS-based immunoassay using magnetic beads and SERS nanotags provides many advantages over conventional methods, including highly sensitive detection modality, reduced sample requirements, and reduced detection time. Accordingly, this assay technique offers significant utility in chemical and biological experimentation. Herein, we report a SERS-based immunoassay using magnetic beads and SERS nanotags for the highly sensitive detection of specific antigen fraction 1 (F1) in Yersinia pestis. Magnetic beads and SERS nanotags were used for supporting substrate and detection probes, respectively. Magnetic immunocomplexes, composed of detection antibody-conjugated SERS nanotags­F1 antigen­capture antibody-conjugated magnetic beads, were formed by simply mixing through antibody-antigen reaction. The limit of detection of the F1 antigen for Yersinia pestis using SERS-based immunoassay method is 0.239 ng/mL, a value approximately 1 order of magnitude more sensitive than conventional enzyme-linked immunosorbent assays. The proposed assay has additional advantages including reduced sample consumption (less than 50 µL) and rapid assay times (less than 30 min). We anticipate that this technique provides new insights in the development of facile immunoanalysis for various high-risk pathogens.