呼吸道传染病严重威胁着全球公共卫生安全，快速、灵敏的病毒检测对于疫情防控至关重要。横向流动免疫分析法（LFIA）凭借其操作简便、成本低廉等优势，在病毒检测领域备受关注。然而，传统的胶体金基LFIA存在灵敏度不足、易受干扰等问题，限制了其应用范围。近年来，各种新型纳米材料，如荧光、磁性和SERS活性纳米材料，被尝试用于LFIA以提升其性能。其中，兼具高灵敏度和抗干扰能力的光热-磁性双功能纳米材料展现出巨大潜力。然而，目前大多数光热LFIA仍难以直接应用于复杂生物样品的检测。为解决这一挑战，研究人员开始探索利用磁性纳米材料实现目标分析物的分离和富集，并结合光热材料的优势，构建高灵敏、抗干扰的新型LFIA平台。聚乙烯亚胺（PEI）作为一种多功能材料，为构建此类平台提供了新的思路。

基于此，天津市环境与操作医学研究所的研究者提出了一种基于黑磷的比色/光热双读数免疫色谱法。检测条的原理如图1所示。研究人员合成了羧基修饰的808nm激发Fe@Fe₃O₄@UCP纳米复合材料，并活化形成单克隆抗体-ucp探针。当样品中没有靶标时，探针与固定在测试线上的抗原特异性鉴定（T）。固定在对照线上的山羊抗小鼠二抗也可以捕获额外的探针（C）。随后，将黑磷纳米片溶液添加到样品垫上并沿着硝酸纤维素膜流动。当溶液到达T线时，它不会被抗体-抗原免疫复合物捕获，而是被抗原（NFX-BSA）和未与抗体结合的二抗（Ab2）捕获，因为蛋白质可能以单层形式被黑磷吸收。当含有目标的样品被添加到样品垫上时，目标将首先特异性地与探针结合，形成单抗-ucp-目标偶联物，然后沿着硝酸纤维素膜移动。当偶联物到达T线时，由于抗体倾向于结合靶标，探针和抗原的识别能力下降。然而，共轭物会在C线上被Ab2捕获。因此，可以根据T线的条带颜色进行直观的初步定性分析。在808 nm激光照射下，利用手机近红外热成像软件定量分析T谱线的光热效率。靶物浓度越高，T线颜色越明显，说明T线上温度升高。这种目视检测方法为现场快速检测提供了方便。

图1. 检测原理图

研究人员通过热解法合成了平均直径为15 nm的Fe@Fe₃O₄磁性纳米颗粒，并以此为种子，在其表面生长了5纳米厚的NaYF4:Yb3+/Er3+/Nd3+上转换纳米颗粒（UCNPs）壳层，成功制备了Fe@ Fe₃O₄@UCP纳米复合材料。透射电子显微镜、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱等表征结果证实了纳米复合材料的成功合成以及羧基的成功修饰。磁性测试表明，随着UCNPs壳层的引入，纳米复合材料的磁性有所下降，但仍保留一定的磁性。虽然UCNPs壳层增强了材料的荧光性能，但其对磁性的影响需要在未来研究中进一步优化，以更好地平衡材料的荧光和磁性，使其在生物医学领域发挥更大的作用。

图2.Fe@ Fe₃O₄ （A）和808nm激发Fe@ Fe₃O₄@UCP（B）的TEM图像;808nm激发的XPS图像Fe@ Fe₃O₄@UCP（C）;涂覆UCP外壳前后Fe@ Fe₃O₄的磁滞回线结果（D）。

用透射电镜观察制备的BP的形貌。如图2a所示，BP以带有轻微光泽的褶皱片的形式存在。用原子力显微镜对BP的厚度进行表征。从图2b可以看出，BP的厚度为9.3 nm。因此，制备的BP是一层小的二维纳米片，可以用于后续的实验。

图3.BP的TEM图像（A）和AFM图像（B）。

本研究重点关注BP的光热性能。研究人员使用808nm手持式激光器照射BP溶液和BP试纸，并利用FLIR热成像仪记录了它们在1分钟内的温度变化。结果显示，溶液中的BP由于分散均匀，温度随激光照射呈均匀上升趋势，最高温度达到62.5℃。而试纸上的BP由于聚集在T线上，表现出更快的升温速度，最高温度达到60.7℃。尽管BP在溶液和试纸上的温度变化曲线略有不同，但总体而言，两者在1分钟内均展现出约60℃的显著温升，表明BP在不同状态下均具有良好的光热性能。因此，BP试纸具备用于目标物定量分析的光热响应能力。

图4.BP（A:App-FLIROne，均相，光热性能研究B:应用-热分析，固相）。

图5.优化BP滴注量（A）和滴注浓度（B）;优化BP（C）的激光照射时间。

图6.MUCP/BP-LFIS检测NFX的视觉照片（A）、标准曲线（B）和特异性（C、D）。

研究人员对基于黑磷（BP）的横向流动免疫分析（LFIA）检测进行了系统优化，以实现最佳检测效果。他们首先对BP用量、浓度和激光照射时间进行了优化。实验结果表明，150μL的BP用量、1000 μgmL⁻¹的BP浓度和60秒的激光照射时间为最佳参数。

在优化条件下，该方法对目标分析物NFX的检测限为0.045 ngmL⁻¹，线性检测范围为0.05~100 ngmL⁻¹，相比传统试纸条，检测范围扩大了4个数量级，灵敏度提高了2个数量级。

该方法的显著优势在于其双重读出模式，结合了目视定性和光热定量分析，提高了检测精度。此外，该方法操作简便、成本低廉，在现场快速筛查方面具有广阔的应用前景。

此外，研究人员对MUCP/BP-LFIS方法的特异性、重复性和稳定性进行了评估。特异性方面，选择7种与目标分析物诺氟沙星（NFX）结构类似的化合物进行交叉反应测试。结果显示，该方法对NFX具有高度特异性，与其他类似物的交叉反应率均低于20%。此外，该方法对其他10种常见抗生素污染物均未表现出明显交叉反应，进一步证实了其良好的特异性。重复性方面，通过对9批试纸进行批内和批间重复性测试，结果显示变异系数均小于5%，表明该方法具有良好的重复性和准确性。稳定性方面，加速老化试验表明，该试纸在37℃下可保存7天，真空密封后可保存28天。根据Arrhenius方程推算，该试纸在室温下可保存约28天，真空密封后可保存约1年。

综上所述，MUCP/BP-LFIS方法具有良好的特异性、重复性和稳定性，在实际应用中具有巨大潜力。

本研究成功构建了一种基于MagAushell纳米颗粒的双模侧向流动免疫分析（LFIA）平台，用于SARS-CoV-2核衣壳蛋白（N蛋白）的快速灵敏检测。该平台巧妙地结合了磁性Fe₃O₄纳米团簇和具有高光热转换效率的金纳米壳，形成独特的MagAushellNPs，并利用其介导的PEI组装策略，实现了多项突破：

高效富集，提高灵敏度：Fe₃O₄纳米团簇实现了LFIA检测前对目标N蛋白的高效富集，显著提升了检测灵敏度，裸眼检测限比未富集样品低两个数量级。

光热转换，增强信号：精心设计的金纳米壳可与激光照射波长匹配，实现高效的光热转换，产生灵敏的光热信号，用于N蛋白的定量检测。

聚合物包覆，提升稳定性：MagAushellNPs表面覆盖的聚合物层有效防止了纳米颗粒聚集和氧化，提高了材料的稳定性。

该平台集成了比色和光热双模式检测，操作简便，成本低廉，对N蛋白的检测限低至43.64 pg/mL，比传统胶体金试纸条灵敏度提高了1000倍。该平台为SARS-CoV-2的早期诊断提供了一种有效工具，在疫情防控中具有广阔的应用前景。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123781