高通量单体筛选：高品质因子纳米光子学与生物打印技术
光学
2024-11-28 v1 生物物理
摘要
对规模惊卡的、功能多样化的单体再生素库进行经验性调查对于识别潜在的生物治疗性前景仍至关重要，但操作负担沉重。我们提出了高通量纳米光子学和生物打印技术驱动的筛选平台（HT-NaBS），这是一种用于大规模、样本高效且快速表征单体库的多路复用检测方法。该平台建立在独立可寻址的像素化纳米天线之上，这些天线具有波长尺度的模式体积、超过 5000 的高品质因子（high-Q）以及每平方厘米超过 100 万的模式密度。我们自制的声学生物打印机可实现至每秒 25000 个滴油的高速率，将来自捕获抗原库的微滴依次沉积于每个传感器上。通过同时对数百个共振器进行空间分辨光谱成像，我们检测目标结合特征的细微差异，从而阐明抗原-单体结合动力学速率、亲和常数和特异性。我们在针对 SARS-CoV-2、流感 A 和流感 B 抗原的单体面板上演示 HT-NaBS，在 30 分钟内实现亚皮摩尔以下的检测限。此外，通过表位二分分析，我们展示了针对优先疾病（H5N1 鸟流感）和针对表面糖基化治疗性 Cetuximab 抗体（靶向表皮生长因子受体）的天然单体库的能力和多样性。凭借数万传感器同时成像的路线图，该高通量、资源高效且无标签的平台能够快速筛选出高亲和力和广泛表位覆盖的单体，加速生物治疗发现和原生蛋白设计。
关键词
引用
@article{arxiv.2411.18557,
title = {High-throughput antibody screening with high-quality factor nanophotonics and bioprinting},
author = {Sajjad Abdollahramezani and Darrell Omo-Lamai and Gerlof Bosman and Omid Hemmatyar and Sahil Dagli and Varun Dolia and Kai Chang and Nicholas A. Gusken and Hamish C. Delgado and Geert-Jan Boons and Mark L. Brongersma and Fareeha Safir and Butrus T. Khuri-Yakub and Parivash Moradifar and Jennifer A. Dionne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18557},
year = {2024}
}