【免疫层析】提高性能的8种方法

添加时间：2022年7月28日

【免疫层析】提高性能的8种方法

 

  • 德国维润赛润CACLP展位号：B5-0805

 

一、 开发本身信号强度高的纳米标记材料

 

球状金纳米材料是免疫层析试纸条中最常用的信号标记材料，30-40 nm 的球状金纳米材料，但是该粒径范围的金纳米材料发光强度不足，且对抗体的捕获率不高（<5%），最终导致试纸条的检测灵敏度不高。100 nm 的球状纳米金由于具有较高的摩尔消光系数和光强度，被认为是制作试纸条较为理想的粒径。而当纳米金的粒径过大时，由于存在空间位阻效应和较强的光散射性，会影响试纸条的检测性能。金纳米材料的粒径虽然对免疫层析试纸条的检测性能有较大影响，但是仅通过优化金纳米材料的粒径并不能满足对目标物质高灵敏的检测需求，因此需要合成本身发光强度更高的新型纳米标记材料用于试纸条的信号放大。本身信号强度高的纳米材料（VS基于球形金纳米材料）如下：

1）二硫化钼纳米片

性能提高：17倍

检测物：四环素

检测限：0.023 ng/mL

2）金纳米花

性能提高：10倍

检测物：黄曲霉毒素B1

检测限：0.5pg/mL

 

3）碳纳米管

性能提高：10倍

检测物：检测汞离子

检测限：0.05 μg/L

 

4）磁性纳米材料

性能提高：10倍

检测物：李斯特菌

检测限：10∧4 CFU/mL

5）普鲁士蓝纳米颗粒

性能提高：5倍

检测物：盐酸克伦特罗

检测限：1 ng/mL

 

6）氧化钴纳米粒子

性能提高：3倍

检测物：氧化钴纳米粒子

检测限：0.4 ng/mL

 

7）上转换发光材料

性能提高：有提高

检测物：盐酸克伦特罗

检测限：0.01 ng/mL

 

8）近红外荧光标签

性能提高：有提高

检测物：四环素

检测限：0.04 ng/mL

9）空心金-银纳米材料

性能提高：有提高

检测物：盐酸克伦特罗

检测限：2 ng/mL

二、纳米材料聚集法信号放大技术

单个的纳米材料发光强度是有限的，为了增强检测信号强度，研究者开始探索将纳米材料聚集在一起来实现信号增强的目的。分为两种方法。

第一种使纳米材料聚集的方法是借助中间载体，将纳米材料大量聚集于该载体上或者被包裹在该载体内，进而形成新的信号标记材料，以该材料作为试纸条的信号标签，由于其带有较多的纳米材料，纳米材料的聚集而使得该标签具有更强的发光强度，因此在试纸条的检测过程中可以在测试线上获得更深的条带颜色，由此实现放大检测信号的目的。

1、金纳米材料

1）中间载体：聚苯乙烯乳胶微球

性能提高：64倍

检测物：流感病毒

检测限：0.016 HAU

2）中间载体：二氧化锰纳米花

性能提高：58倍

检测物：脱氧雪腐镰刀菌烯醇

检测限：0.013 ng/mL

 

3）中间载体：PAMAM

性能提高：50倍

检测物：双酚A

检测限：10 ng/mL

 

4）中间载体：细菌

性能提高：20倍

检测物：盐酸克伦特罗

检测限：0.1 ng/mL

 

5）中间载体：聚多巴胺

性能提高：10倍

检测物：玉米赤霉烯酮

检测限：7.4 pg/mL

 

6）中间载体：酵母菌/乳酸菌

性能提高：8倍

检测物：赭曲霉毒素A

检测限：0.1 ng/mL

 

7）中间载体：氮化碳

性能提高：3倍

检测物：17 β-雌二醇

检测限：0.5 ng/mL

 

8）中间载体：锆金属有机框架结构

性能提高：–

检测物：呋喃唑酮代谢物

检测限：0.6 ng/mL

2、金纳米材料 氧化铁纳米材料

1）中间载体：聚合物

性能提高：–

检测物：赭曲霉毒素A

检测限：0.094 ng/mL

 

2）中间载体：聚合物

性能提高：提高

检测物：黄曲霉毒素B1

检测限：3 pg/mL

3、量子点

中间载体：二氧化硅

性能提高：200倍

检测物：鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌O157:H7

检测限：50 CFU/mL、50 CFU/mL

 

4、CdSe/ZnS量子点

中间载体：二氧化硅@聚乙烯亚胺

性能提高：20倍（vs基于量子点）

检测物：鼠伤寒沙门氏菌

检测限：5x10² CFU/mL

 

5、CdSSe/ZnS量子点

中间载体：Fe3O4@SiO2

性能提高：4倍、–

检测物：盐酸克伦特罗、大肠杆菌O157:H7

检测限：0.16 ng/mL、2.39×10² CFU/mL

6、CdS0.75Se0.25量子点 钌

中间载体：金黄色葡萄球菌

性能提高：17倍

检测物：玉米赤霉烯酮

检测限：0.0058 ng/mL

7、铕纳米材料

中间载体：聚苯乙烯

性能提高：100倍

检测物：鼠伤寒沙门氏菌

检测限：10³ CFU/mL

 

8、罗丹明B

中间载体：脂质体

性能提高：5个数量级

检测物：沙门氏菌

检测限：10² CFU/mL

第二种使纳米材料聚集的方法是双层法，即采用一对可特异性结合的物质分别结合纳米材料，目前利用的该类物质主要为抗体-抗抗体、生物素和链霉亲和素（streptavidin，Sa）以及牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）-抗BSA 的抗体，在免疫层析的过程中，利用这些物质之间的相互作用实现纳米材料的聚集进而增强检测信号的发光强度。

1、金纳米材料

标记：链霉亲和素和生物素化的单克隆抗体

性能提高：160倍

检测物：吡虫啉

检测限：–

2、金纳米材料
标记：单克隆抗体和抗BSA 的抗体

性能提高：25倍

检测物：三聚氰胺

检测限：1.4 ng/mL

3、磁性纳米材料
标记：抗体和抗抗体

性能提高：10倍

检测物：呋喃唑酮代谢物

检测限：0.044 ng/mL

 

三、应用增强试剂信号放大技术
在免疫层析试纸条中通过应用增强试剂之间的相互作用，反应会形成新的金属而在试纸条的测试线上沉积，金属的沉积加深了测试线的颜色，进而提高了检测的灵敏度。目前应用增强试剂放大信号的方法主要有“金增强方法”、“银增强方法”、“铂增强方法”以及“铜增强方法”。
1、金增强方法：检测肠炎沙门氏菌，信号增强100倍。
2、银增强方法：检测赭曲霉毒素A，灵敏度提高10倍。

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四、纳米材料修饰酶信号放大技术
该方法是将纳米材料同时标记蛋白酶和单克隆抗体，利用蛋白酶催化底物的高效性和产物的显色性，使得试纸条检测线颜色加深而实现信号放大的目的。
1）辣根过氧化物酶：在免疫层析试纸条信号放大技术中应用较为广泛，其催化效率高，一个酶分子可在1秒内催化产生10³个颜色产物。
2）碱性磷酸酶：检测马铃薯X病毒，检测限为0.3 ng/mL，比常规试纸条降低27倍。

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五、利用纳米催化材料信号放大技术
纳米催化材料，也称为纳米酶，是一种基于纳米材料的人工酶，其具有和酶相似的催化活性，催化性能受外界环境条件的影响较小，化学性质稳定，易于表面修饰，同时比蛋白酶的生产成本低。

在免疫层析试纸条中为实现信号放大的目的使用的纳米催化材料（vs基于球状金纳米材料）

1）铂-钯纳米材料：性能提高2000倍。
2）金-铂纳米花：性能提高200倍。
3）金@铂核壳纳米材料：性能提高100倍。
4）Fe3O4磁性纳米材料：性能提高100倍。
5）普鲁士蓝纳米材料：性能提高2个数量级。
6）磁性普鲁士蓝纳米材料：性能提高2倍。
 

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六、富集样品中检测目标物信号放大技术
富集样品中检测目标物的方法主要采用磁性分离技术，因为磁性纳米材料合成成本低廉、结构易于控制、具有良好的生物相容性，特别是可以由一块简单的磁铁进行富集操作，使所有的分离过程都在一个离心管中完成，无需耗时的离心过程。

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七、降低层析速度法信号放大技术
在免疫层析试纸条中，试剂层析的速度相对较快，导致免疫试剂之间的结合时间较短，通过降低液体的流动速度可以提高免疫试剂之间的结合效率，使得试纸条检测线上结合的信号标签增多，最终起到免疫层析试纸条信号放大的目的。
降低免疫层析速度实现信号放大的免疫层析试纸条：
1）结合垫后加入纤维素纳米纤维气凝胶材料：性能提高1000倍。
2）在试纸条的下方放置磁铁：性能提高1000倍。
3）检测线和质控线之间设置蜡障碍：性能提高51.7倍。
4）在NC膜上固定光聚合物形成较窄的流体通道：性能提高30倍。
5）在NC膜上修饰纤维素纳米纤维：性能提高20倍。
6）试纸条NC膜引入聚二甲基硅氧烷障碍：性能提高10倍。
7）在试纸条的结合垫后设置琼脂糖处理的玻璃纤维垫：性能提高10倍。
8）在结合垫后设置蜡障碍碍：性能提高3倍。
9）结合垫后增加“叠加垫”：性能提高2倍。
10）试纸条测试线上渗透纤维素纳米纤维：性能提高36.6%。
11）亲水的棉线嵌入试纸条中：性能有提高。

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八、非比色法信号放大技术

1）光热传感能力：检测脱氧雪腐镰刀菌烯醇，性能提高58倍。

2）表面增强拉曼（ Surface-enhanced Raman Spectroscopy，SERS）：检测盐酸克伦特罗，灵敏度比比传统的基于金纳米材料的试纸条提高了200 倍。

 

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参考文献：免疫层析试纸条信号放大技术研究进展
编辑：Jason | 校对：Harris | 责编：Hillson

 
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公司简介

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德国维润赛润（Institut VirionSerion GmbH）成立于1978年，是国际知名的诊断产业原料生产商和供应商。公司的研发和生产基地位于德国维尔茨堡，已通过DIN EN ISO 13485质量体系认证，拥有三级生物安全实验室(P3实验室)。经过了40余年的发展，公司构建了丰富的生物原料产品线，主要包括天然抗原、重组抗原、人源化单克隆抗体和磁珠等。

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