DLS100應用分享｜納米粒度分析如何捕獲真實穩定的抗體抗原復合物

更新時間：2026-09-12

導語

抗體抗原結合，是免疫識別與中和作用的核心。但一個關鍵問題常被忽略：分子層面“測到結合"，就等于形成有生理功能的免疫復合物嗎？平面基底上的IgG抗體結合規律已有大量研究，但病毒、納米顆粒等曲面納米載體上，抗原密度、空間取向如何影響抗體結合，一直缺乏直接判據。這項ACS Nanoscience Au研究，用動態光散射DLS（納米粒度分析）與金納米顆粒熒光猝滅兩套體系對比，給出了一個清晰結論：DLS只檢測穩定、長壽的螯合型抗體抗原復合物；熒光猝滅可以捕捉全部相互作用，包括短暫、動態的弱單價結合。換句話說：熒光/SPR回答“有沒有結合"，DLS進一步回答“有沒有形成穩定、有功能潛力的復合物"。

一、平面≠曲面：為什么DLS能看到不一樣的東西？

圖1 金納米顆粒抗原?抗體結合模型。（A）平面表面：抗原間距d是IgG雙價螯合結合的主要控制因素；（B）曲面納米顆粒：d和抗原偏轉角度θ共同影響抗體結合，θ過大時即使d合適也難以形成強螯合；（C）G13?OH（陰性對照）與不同His?密度的G13?His偶聯物結構示意；（D）DLS通過水合動力學直徑Dh變化檢測穩定復合物；GNP熒光猝滅通過NSET機制檢測抗體結合。

在平面基底上，IgG抗體結合抗原的間距d約為10~16 nm。但真實病原體大多是球形曲面顆粒：

流感病毒：表面抗原刺突局部高密度聚集，支持抗體雙價螯合，實現高效中和；

HIV病毒：表面刺突稀少、分布稀疏，抗原偏轉角度大，難以形成穩定雙價結合，實現免疫逃逸。

平面體系只看抗原間距d；曲面納米顆粒還要額外關注抗原偏轉角度θ。即使d落在抗體Fab臂可及范圍，過大的θ依然會阻礙雙價螯合，削弱結合親和力。

研究者構建了13 nm金納米顆粒（G13）模型體系，在表面修飾不同密度His?肽段抗原，模擬病毒表面抗原排布，并用DLS和熒光猝滅兩套方法檢測抗體結合。

二、DLS結果：只有高密度抗原形成穩定復合物

DLS通過檢測水合動力學直徑Dh的變化，反映顆粒復合物的尺寸改變。

實驗結果非常直觀：- G13-His(10%)：抗原密度最高，θ≈16°，d≈3.3 nm。加入抗體后，Dh從約22.9 nm升至約32.0 nm，ΔDh約10 nm，檢測到穩定的抗體?納米顆粒螯合復合物；- G13-His(5%)：θ≈23°，d≈4.4 nm。熒光猝滅證明存在分子層面相互作用，但DLS幾乎觀測不到粒徑變化；- G13-His(≤2%)：θ≥37°，d≥6.3 nm。DLS同樣看不到穩定復合物。這說明：DLS只抓長壽、穩定的螯合型復合物，短暫、動態的弱單價結合不會帶來可觀測的粒徑改變。

圖2 DLS檢測金納米顆粒?抗體復合物水合動力學直徑Dh。（A?D）2 nM G13?His(5%、10%)在有無64 nM HisAb時的Dh分布直方圖；（E）不同HisAb:G13摩爾比下的Dh；（F）粒徑變化ΔDh統計。僅G13?His(10%)在加入抗體后出現顯著Dh增加，表明形成穩定螯合復合物。

三、核心發現：曲面納米顆粒上，θ是主導因素

本研究所有G13-His(1–10%)的抗原間距d都落在IgG抗體Fab臂理論可及區間（3–17 nm）。按平面經驗，都應該有較好結合。但DLS與熒光猝滅聯合證明：

強雙價螯合結合：僅發生在θ≤16°，對應高抗原密度，d≈3.3 nm，DLS可檢出明顯粒徑增加，Kd=0.072 nM；
θ≥23°，只能形成中等/弱相互作用；θ≥37°以弱單價結合為主：熒光可測到結合信號，但DLS看不到穩定復合物；
θ≥52°，幾乎檢測不到結合；
在曲面納米載體上，實現有效抗體螯合結合，需要比平面表面更高的抗原密度、更小的偏轉角度θ。平面d約10–16 nm，而該曲面體系d約3.3 nm。

對疫苗納米佐劑、病毒中和評價、納米生物探針設計的啟示：

l做納米疫苗抗原展示，不能只算抗原之間距離，抗原在曲面載體上的偏轉角度θ必須納入設計考量；

l評估納米顆粒?抗體相互作用，不能只看熒光類結合信號，DLS納米粒度分析是評價穩定功能性復合物的重要判據。

四、納米粒度分析DLS的應用優勢與總結：

納米粒度DLS（動態光散射）核心優勢：

無熒光標記，接近生理溶液環境，檢測納米顆粒-抗體組裝后的水合動力學直徑/真實水合粒徑；
只檢測穩定、長壽的螯合型復合物，過濾瞬時、動態的弱單價結合；
與熒光猝滅、SPR互補：熒光/SPR解析全部強弱相互作用，DLS篩選穩定功能性復合物；
高通量、樣品用量低、操作便捷，適合納米疫苗、納米生物探針的抗原展示條件初篩；
應用場景廣：納米疫苗抗原展示優化、病毒中和評價、納米顆粒?蛋白互作、納米探針質控。

對于從事納米疫苗、抗病毒評價、納米生物探針及納米顆粒蛋白互作研究的科研人員而言，合理運用DLS進行系統表征，有助于建立納米載體物性與免疫功能之間的關聯，從而為抗原展示設計和工藝優化提供可靠依據。

貝拓科學DLS100納米粒度及ZETA電位分析儀同樣基于動態光散射與電泳光散射原理，粒度測量范圍0.7 nm–10 μm，ZETA電位范圍-500 mV~+500 mV，溫控精度0.1℃，符合ISO 22412、GB/T 29022等多項標準。其高靈敏度可準確追蹤13 nm金納米顆粒在抗體結合前后水合動力學直徑Dh的變化（如從~23 nm增至~32 nm），有效區分瞬時弱相互作用與穩定螯合復合物，同時可表征納米顆粒表面電荷與分散穩定性，為納米疫苗抗原展示優化、病毒中和評價、納米探針質控等提供可靠、無標記的粒徑與Zeta電位表征方案。

如果你正在做納米疫苗、病毒中和評價、納米生物探針或納米顆粒?蛋白互作研究，歡迎后臺咨詢DLS納米粒度分析應用方案。讓DLS不止測粒徑，更幫你篩選真正有功能潛力的穩定復合物。

文中有刪減，更多詳細信息請閱讀原文：

Antibody Binding to Peptide Conjugated Gold Nanoparticles Preferring Dense Antigen Coating with Small Deflection Angle，ACS Nanoscience Au.DOI：10.1021/acsnanoscienceau.6c00049

上一篇：顯微共聚焦拉曼光譜儀哪家質量好？貝拓科學多重審核保品質

下一篇：從72小時到48小時——拉曼-重水同位素探針技術如何革新抗癌藥物篩選