“耐受保护伞”：纳米抗体光热侧流免疫法检测葡萄球菌肠毒素B

  背景：即时检测(POC)是指在社区环境中进行的诊断过程，无需经典实验室即可及时获得检测结果，便于准时反馈，从而在医学诊断、环境监测和食品安全方面引起极大关注。在现有的POC平台中，侧流免疫分析(LFIAs)是最简单、最快速、最人性化的POC工具之一，用于在现场或护理点分析各种样品，使其成为最广泛使用的生物传感器之一。然而，由目标浓度的细微变化引起的难以区分的比色变化阻碍了高灵敏度分析。为了有效地消除这一难题并提高分析精度，设计了具有光热能力的多功能纳米材料作为新兴的信号示踪剂，以促进多信号转导模式并实现互补模式的相关性分析(其中NPs的颜色作为第一信号，NPs的光热转换作为第二信号)。尽管这种情况促进了旨在提高LFIA敏感性的定制策略的扩散，但NPs的复杂化学合成，不确定的抗体功能化模式以及随之而来的偶联效率难题，以及NPs对免疫识别的亲和干扰引起的不必要的抗体消耗都阻碍了它们的应用，并鼓励寻求替代策略。

  用于LFIA系统的理想光热信号示踪剂通常具有醒目的颜色，可用于视觉比色分析，并具有令人满意的光热转换，用于建立双峰型测定模式。得益于尺寸调控、形状工程和成分管理，贵金属基纳米颗粒(NMNPs)在该领域得到了广泛的应用。理论上，摩尔消光系数随粒径逐渐增加;因此，较大的NMNP具有更高的光强度，并有助于LFIA中更灵敏的比色信号。此外，NPs的可调元素组成和相应的形状工程有助于提高灵敏度。首先，具有宽带吸收的黑色3D金纳米结构捕获更多的光并将其传输到热信号中，从而产生出色的光热转换效率。值得注意的是，黑色信号示踪剂被认为是LFIA系统中最合适的颜色标记。其次，结构复杂的各向异性NPs比简单的球形NPs表现出更强的光信号，而高支化金基NMNPs的小散射截面可以限制光的散射，这些都有利于提高光热转换。第三，NMNPs的粗糙结构提供的较大比表面积有利于提高耦合效率，可调元素组成占据胶体金纳米颗粒(AuNPs)表面部分结合位点，从而避免了不必要的抗体消耗和亲和力的潜在降低。从这个意义上说，精确合成具有复杂结构、黑色和各向异性形态的3D高度支化金基NMNP对于建立高灵敏度的双峰型LFIA至关重要。遗憾的是，利用上述资产的基于光热的信号示踪剂仍然很少，尽管它们代表了显着的分析性能，并且可以通过工程尺寸调节和形状工程的结合来实现。

  方法：本研究提出了工程协同尺寸调控和形状工程，以建立比色-光热双应答LFIA(称为SSCPD测定)，作为概念验证，利用莱克多巴胺(RAC，可能导致心血管功能障碍和相关疾病)证明了其可行性。

  图1. i)银耳样Au-MnOx示意图. ii)Au-MnOx光热性能在LFIA系统中的应用。iii)基于Au-MnOx比色-光热双响应的SSCPD-LFIA。

  结果：在可视化定性分析中，视检限(vLOD)定义为t线明显浅于空白对照时RAC的最小浓度，截断值(COV)定义为T线消失时RAC的最小浓度。得益于银耳样Au-MnOx的增强作用，Au-MnOx-LFIA的vLOD为0.2 ng mL^-1，分别是AuNPs20-LFIA(0.75 ng mL^-1)和AuNP180-LFIA(0.50 ng mL^-1)的3.75和2.5倍。Au-MnOx-LFIA的COV值为1.75 ng mL^-1，分别是AuNPs20-LFIA(6.0 ng mL^-1)和AuNP180-LFIA(3.0 ng mL^-1)的3.43和1.71倍。图5d-f显示了t线强度与RAC浓度之间的线性关系AuNPs20，AuNP180和Au-MnOx-LFIA。为了系统比较每个LFIAs的分析能力，测定了IC10的检测限(LOD)(由RAC的浓度计算，该浓度导致T线强度与空白对照相比降低10%。Au-MnOx-LFIA的IC10为0.016 ng mL^-1，分别比AuNPs20-LFIA(0.199 ng mL-1)和AuNP180-LFIA (0.026 ng mL^-1)提高了约12.44和约1.63倍。

  图5. 在不同浓度的RAC(0-8 ng mL-1)范围内，对所有三种反应的LFIA进行了原型照相: a) AuNPs20-LFIA，b) AuNPs180-LFIA，c)Au-MnOx-LFIA。不同浓度RAC下(0-6 ng mL-1)的Au-MnOx-LFIA检测限。d) AuNPs20-LFIA, e) AuNPs180-LFIA, f) Au-MnO x-LFIA。

  结论：本文成功验证了基于增强比色-光热双响应LFIA的创新SSCPD检测的可行性和应用潜力。利用工程尺寸调节和形状工程的协同增益，类似Au-MnOx作为一种全新的信号示踪剂，在LFIA体系中表现出优异的光热性能、增强的耦合效率和不受限制的亲和力。使用RAC作为概念验证验证了SSCPD测定的分析性能。得益于工程协同尺寸调节和形状工程以及相关优点，Au-MnOx-LFIA支持的SSCPD测定，LOD为0.012 ng mL^-1获得，与三个对照组AuNPs相比，灵敏度提升良好。基于LFIA系统增强的灵敏度以及工程协同尺寸调节和形状工程策略的实质性优势，我们设想此处报告的SSCPD测定可以很容易地应用于生物标志物诊断和环境监测领域。

  参考来源：Liu S, Liao Y, Zhang Y, et al. Engineered Collaborative Size Regulation and Shape Engineering of Tremella‐Like Au‐MnOx for Highly Sensitive Bimodal‐Type Lateral Flow Immunoassays [J]. Small, 2301598.