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Nanopore blockade sensors for ultrasensitive detection of proteins in complex biological samples

机译：纳米孔阻断传感器用于超灵敏地检测复杂生物样品中的蛋白质

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Nanopore sensors detect individual species passing through a nanoscale pore. This experimental paradigm suffers from long analysis times at low analyte concentration and non-specific signals in complex media. These limit effectiveness of nanopore sensors for quantitative analysis. Here, we address these challenges using antibody-modified magnetic nanoparticles ((anti-PSA)-MNPs) that diffuse at zero magnetic field to capture the analyte, prostate-specific antigen (PSA). The (anti-PSA)-MNPs are magnetically driven to block an array of nanopores rather than translocate through the nanopore. Specificity is obtained by modifying nanopores with anti-PSA antibodies such that PSA molecules captured by (anti-PSA)-MNPs form an immunosandwich in the nanopore. Reversing the magnetic field removes (anti-PSA)-MNPs that have not captured PSA, limiting non-specific effects. The combined features allow detecting PSA in whole blood with a 0.8 fM detection limit. Our ‘magnetic nanoparticle, nanopore blockade’ concept points towards a strategy to improving nanopore biosensors for quantitative analysis of various protein and nucleic acid species.
机译：纳米孔传感器检测穿过纳米级孔的单个物种。这种实验范例在低分析物浓度和复杂介质中的非特异性信号下需要较长的分析时间。这些限制了纳米孔传感器用于定量分析的有效性。在这里，我们使用抗体修饰的磁性纳米颗粒（（anti-PSA）-MNPs）应对这些挑战，该磁性纳米颗粒在零磁场下扩散以捕获分析物，前列腺特异性抗原（PSA）。 （抗PSA）-MNP被磁性驱动以阻止一系列纳米孔而不是通过纳米孔易位。通过用抗PSA抗体修饰纳米孔来获得特异性，以使被（抗PSA）-MNP捕获的PSA分子在纳米孔中形成免疫夹心。反转磁场会去除尚未捕获PSA的（anti-PSA）-MNP，从而限制了非特异性作用。结合的功能允许以0.8 fM的检测极限检测全血中的PSA。我们的“磁性纳米颗粒，纳米孔阻断”概念指向一种战略，该战略旨在改进用于定量分析各种蛋白质和核酸种类的纳米孔生物传感器。

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