多读出侧流免疫分析法：通过超亮AIE-MOF与原位生长策略检测硝基呋喃代谢物

引言

侧流免疫分析法（LFIA）是目前全球最常用的即时检测（POCT）工具之一，尤其是在新冠疫情（COVID-19）期间，其快速、低成本、便携和简单的优势得到了充分体现。然而，传统的LFIA主要依赖于金纳米颗粒（AuNPs）作为单一光学信号读出，存在检测灵敏度低、定量能力差和易受外部干扰等缺点。为了提高检测性能，开发多模态LFIA以确保可靠和准确的检测性能显得尤为重要。金属-有机框架（MOFs）作为一种新型复合材料，其独特的光学性质和多功能性为多模态LFIA的发展提供了新的机遇。本研究提出了一种超亮荧光AIE-MOF，并结合普鲁士蓝（PB）纳米颗粒的原位生长策略，开发了一种新型多模态信号示踪剂（AIE-MOF@PB），并成功应用于硝基呋喃代谢物的检测。

研究背景与意义

硝基呋喃代谢物（如半胱氨酸，SEM）具有致畸和致癌风险，可能导致寿命缩短。因此，对其检测具有重要意义。传统的LFIA由于其单一的信号输出模式，难以满足对复杂生物样品的高灵敏度和高特异性检测需求。通过将AIE-MOF与PB纳米颗粒结合，可以实现荧光、比色和光热等多种信号输出模式的协同，从而显著提高LFIA的检测灵敏度和准确性。本研究不仅为AIE-MOF基复合材料的合理设计提供了新的思路，还为灵活的POCT应用展示了广阔的前景。

研究方法与实验设计

本研究通过聚乙烯吡咯烷酮（PVP）辅助合成方法制备了AIE-MOF@PB。首先，将合成的AIE-MOF与PVP混合在去离子水中搅拌24小时，然后通过离心去除未结合的PVP，将沉淀重新分散在盐酸溶液中。接着，将六氰合铁酸钾溶解在上述溶液中，并在磁力搅拌下不断搅拌12小时。之后，加入PVP并继续搅拌30分钟，最后将混合物转移到圆底烧瓶中，在80 ℃油浴中加热20小时，得到孔雀绿色粉末用于进一步的表征和应用。通过简单的混合策略将抗NPSEM抗体修饰到AIE-MOF@PB上，以实现LFIA中的特异性检测。最后，将AIE-MOF@PB-mAb作为示踪剂，构建了用于SEM检测的多模态LFIA平台。

关键结论与发现

本研究成功制备了超亮荧光AIE-MOF，并通过PVP辅助合成方法构建了AIE-MOF@PB核-卫星结构。该结构利用AIE-MOF和PB的协同优势，表现出优异的水分散性、强荧光发射、明亮的比色信号、卓越的光热性能和高效的抗体偶联效率。在LFIA系统中，AIE-MOF@PB作为新型信号示踪剂，展现出卓越的分析性能。以SEM为检测目标，AIE-MOF@PB-LFIA的检测灵敏度至少提高了5倍，与胶体金基LFIA相比，具有更低的检测限和更高的回收率。此外，该LFIA结合了荧光、比色和光热三种检测模式，不仅继承了各自的优势，还提供了更灵活和有说服力的结果，从而提高了检测的准确性和可靠性。

结论与展望

综上所述，本研究基于配位诱导发射制备了超亮荧光AIE-MOF，并成功构建了AIE-MOF@PB核-卫星结构，用于LFIA应用。该结构利用AIE-MOF和PB的协同优势，在LFIA系统中表现出优异的水分散性、强荧光发射、明亮的比色信号、卓越的光热性能和高效的抗体偶联效率。以SEM为检测目标，AIE-MOF@PB-LFIA展现出卓越的分析性能，具有更低的检测限和更高的回收率。此外，该LFIA结合了荧光、比色和光热三种检测模式，提高了检测的准确性和可靠性。该工作不仅展示了核-卫星结构的进步性，还为生物标志物诊断和环境监测等领域提供了新的思路。AIE-MOF@PB基LFIA将成为下一代POCT平台的有力候选。

环境意义

硝基呋喃代谢物的检测对于食品安全和公共健康具有重要意义。本研究开发的AIE-MOF@PB-LFIA平台，不仅提高了检测灵敏度和准确性，还为现场快速检测提供了新的工具，有助于及时发现和控制食品安全风险，保障公众健康。

图1. (a) AIE-MOF@PB 混合结构制备示意图；(b) AIE-MOF@PB 的优异性能；(c) AIE-MOF@PB-LFIA 的三重峰分析。

图2. AIE-MOF 和 AIE-MOF@PB 的表征：(a) AIE-MOF@PB 的合成；(b) AIE-MOF（i、ii）和 AIE-MOF@PB（iii、iiiii）的SEM和TEM图像；(c) AIE-MOF@PB 的元素映射；(d) H4ETTC、AIE-MOF、AIE-MOF@PB和PB的FT-IR光谱；(e) AIE-MOF@PB的(f) Zr 3d、(g) Fe 2p和(h) N 1s区域的XPS 普查光谱和高分辨率光谱；(i) AIE-MOF、PB 和 AIE-MOF@PB 的 XRD 图案。

图3. AIE-MOF@PB-LFIA分析性能：(a) FL-LFIA、(b) CM-LFIA和(c) PT-LFIA在不同SEM浓度范围（0至1.5 ng mL⁻¹）下的试纸原型照片；基于 (d) FL-LFIA、(e) CM-LFIA 和 (f) PT-LFIA的SEM 监测的回归分析和线性关系；基于 (g) FL-LFIA、(h) CM-LFIA 和 (i) PT-LFIA 的特异性评估（第 1-12 组：对照、NPSEM、NPAOZ、NPAHD、NPAMOZ、Kana、NEO、PEN、STR、E3、CLE 和 TC）

参考文献：https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116556