DLS100应用分享｜纳米粒度分析如何捕获真实稳定的抗体抗原复合物

2026年09月12日 09:53 来源：广州贝拓科学技术有限公司

导语

抗体抗原结合，是免疫识别与中和作用的核心。但一个关键问题常被忽略：分子层面“测到结合”，就等于形成有生理功能的免疫复合物吗？平面基底上的IgG抗体结合规律已有大量研究，但病毒、纳米颗粒等曲面纳米载体上，抗原密度、空间取向如何影响抗体结合，一直缺乏直接判据。这项ACS Nanoscience Au研究，用动态光散射DLS（纳米粒度分析）与金纳米颗粒荧光猝灭两套体系对比，给出了一个清晰结论：DLS只检测稳定、长寿的螯合型抗体抗原复合物；荧光猝灭可以捕捉全部相互作用，包括短暂、动态的弱单价结合。换句话说：荧光/SPR回答“有没有结合”，DLS进一步回答“有没有形成稳定、有功能潜力的复合物”。

一、平面≠曲面：为什么DLS能看到不一样的东西？

图1 金纳米颗粒抗原‑抗体结合模型。（A）平面表面：抗原间距d是IgG双价螯合结合的主要控制因素；（B）曲面纳米颗粒：d和抗原偏转角度θ共同影响抗体结合，θ过大时即使d合适也难以形成强螯合；（C）G13‑OH（阴性对照）与不同His₆密度的G13‑His偶联物结构示意；（D）DLS通过水合动力学直径Dh变化检测稳定复合物；GNP荧光猝灭通过NSET机制检测抗体结合。

在平面基底上，IgG抗体结合抗原的间距d约为10~16 nm。但真实病原体大多是球形曲面颗粒：

流感病毒：表面抗原刺突局部高密度聚集，支持抗体双价螯合，实现高效中和；

HIV病毒：表面刺突稀少、分布稀疏，抗原偏转角度大，难以形成稳定双价结合，实现免疫逃逸。

平面体系只看抗原间距d；曲面纳米颗粒还要额外关注抗原偏转角度θ。即使d落在抗体Fab臂可及范围，过大的θ依然会阻碍双价螯合，削弱结合亲和力。

研究者构建了13 nm金纳米颗粒（G13）模型体系，在表面修饰不同密度His₆肽段抗原，模拟病毒表面抗原排布，并用DLS和荧光猝灭两套方法检测抗体结合。

二、DLS结果：只有高密度抗原形成稳定复合物

DLS通过检测水合动力学直径Dh的变化，反映颗粒复合物的尺寸改变。

实验结果非常直观：- G13-His(10%)：抗原密度最高，θ≈16°，d≈3.3 nm。加入抗体后，Dh从约22.9 nm升至约32.0 nm，ΔDh约10 nm，检测到稳定的抗体‑纳米颗粒螯合复合物；- G13-His(5%)：θ≈23°，d≈4.4 nm。荧光猝灭证明存在分子层面相互作用，但DLS几乎观测不到粒径变化；- G13-His(≤2%)：θ≥37°，d≥6.3 nm。DLS同样看不到稳定复合物。这说明：DLS只抓长寿、稳定的螯合型复合物，短暂、动态的弱单价结合不会带来可观测的粒径改变。

图2 DLS检测金纳米颗粒‑抗体复合物水合动力学直径Dh。（A‑D）2 nM G13‑His(5%、10%)在有无64 nM HisAb时的Dh分布直方图；（E）不同HisAb:G13摩尔比下的Dh；（F）粒径变化ΔDh统计。仅G13‑His(10%)在加入抗体后出现显著Dh增加，表明形成稳定螯合复合物。

三、核心发现：曲面纳米颗粒上，θ是主导因素

本研究所有G13-His(1–10%)的抗原间距d都落在IgG抗体Fab臂理论可及区间（3–17 nm）。按平面经验，都应该有较好结合。但DLS与荧光猝灭联合证明：

强双价螯合结合：仅发生在θ≤16°，对应高抗原密度，d≈3.3 nm，DLS可检出明显粒径增加，Kd=0.072 nM；
θ≥23°，只能形成中等/弱相互作用；θ≥37°以弱单价结合为主：荧光可测到结合信号，但DLS看不到稳定复合物；
θ≥52°，几乎检测不到结合；
在曲面纳米载体上，实现有效抗体螯合结合，需要比平面表面更高的抗原密度、更小的偏转角度θ。平面d约10–16 nm，而该曲面体系d约3.3 nm。

对疫苗纳米佐剂、病毒中和评价、纳米生物探针设计的启示：

l做纳米疫苗抗原展示，不能只算抗原之间距离，抗原在曲面载体上的偏转角度θ必须纳入设计考量；

l评估纳米颗粒‑抗体相互作用，不能只看荧光类结合信号，DLS纳米粒度分析是评价稳定功能性复合物的重要判据。

四、纳米粒度分析DLS的应用优势与总结：

纳米粒度DLS（动态光散射）核心优势：

无荧光标记，接近生理溶液环境，检测纳米颗粒-抗体组装后的水合动力学直径/真实水合粒径；
只检测稳定、长寿的螯合型复合物，过滤瞬时、动态的弱单价结合；
与荧光猝灭、SPR互补：荧光/SPR解析全部强弱相互作用，DLS筛选稳定功能性复合物；
高通量、样品用量低、操作便捷，适合纳米疫苗、纳米生物探针的抗原展示条件初筛；
应用场景广：纳米疫苗抗原展示优化、病毒中和评价、纳米颗粒‑蛋白互作、纳米探针质控。

对于从事纳米疫苗、抗病毒评价、纳米生物探针及纳米颗粒蛋白互作研究的科研人员而言，合理运用DLS进行系统表征，有助于建立纳米载体物性与免疫功能之间的关联，从而为抗原展示设计和工艺优化提供可靠依据。

贝拓科学DLS100纳米粒度及ZETA电位分析仪同样基于动态光散射与电泳光散射原理，粒度测量范围0.7 nm–10 μm，ZETA电位范围-500 mV~+500 mV，温控精度0.1℃，符合ISO 22412、GB/T 29022等多项标准。其高灵敏度可准确追踪13 nm金纳米颗粒在抗体结合前后水合动力学直径Dh的变化（如从~23 nm增至~32 nm），有效区分瞬时弱相互作用与稳定螯合复合物，同时可表征纳米颗粒表面电荷与分散稳定性，为纳米疫苗抗原展示优化、病毒中和评价、纳米探针质控等提供可靠、无标记的粒径与Zeta电位表征方案。

如果你正在做纳米疫苗、病毒中和评价、纳米生物探针或纳米颗粒‑蛋白互作研究，欢迎后台咨询DLS纳米粒度分析应用方案。让DLS不止测粒径，更帮你筛选真正有功能潜力的稳定复合物。

文中有删减，更多详细信息请阅读原文：

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

关键词：纳米粒度仪,DLS100

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