《Sensors and Actuators B: Chemical》：SERS Reporter-Encoded Lateral Flow Immunoassay for Multidimensional Detection and Authentication of Ophthalmic Antibiotics
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•SERS报告分子编码将LFIA试纸条转化为多维传感平台。•编码金纳米颗粒免疫探针将抗体识别与报告分子衍生的光谱编码联系起来。•双模式解码支持抗生素验证和干扰物区分。引言抗生素使用的快速扩张大幅增加了药品制剂在临床和商业市场中的流通量[1], [2]。与此同时，关于不合格和假
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SERS报告分子编码将LFIA试纸条转化为多维传感平台。
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编码金纳米颗粒免疫探针将抗体识别与报告分子衍生的光谱编码联系起来。
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双模式解码支持抗生素验证和干扰物区分。
引言
抗生素使用的快速扩张大幅增加了药品制剂在临床和商业市场中的流通量[1], [2]。与此同时，关于不合格和假冒抗生素产品的担忧日益突出，尤其是对于眼用制剂，其对成分准确性和剂量控制要求极为严格。抗生素含量不足或活性成分不正确不仅会降低疗效，还可能加速抗菌耐药性的产生[3], [4], [5]。因此，能够快速验证抗生素身份和浓度的分析策略对于药品质量保障和即时检测认证至关重要。
当前用于抗生素测定的分析方法，包括色谱法和质谱法等技术，具有出色的灵敏度和分子特异性[6], [7], [8]。然而，这些方法通常依赖复杂的仪器、繁琐的样品制备和集中式实验室基础设施，限制了其在分散式或现场部署环境中的应用。侧向层析免疫分析（LFIA）因此成为有吸引力的替代方案，因其操作简便、便携性和快速响应特性[9], [10], [11], [12], [13], [14]。尽管广泛应用，传统LFIA系统根本上依赖于基于强度的输出，分析信息仅通过信号幅度进行编码。这种一维读出机制本质上限制了传统试纸条区分结构相关化合物或在复杂制剂中执行可靠的目标特异性验证的能力[15], [16]。
表面增强拉曼散射（SERS）因其超高灵敏度和窄光谱带宽而成为克服这些局限性的有吸引力途径[17], [18]。因此，近年来SERS与LFIA试纸条的整合受到了广泛关注[19], [20], [21]。然而，在大多数现有研究中，SERS主要被用作信号增强策略以提高检测灵敏度，而其编码多维化学信息的能力在很大程度上尚未被探索。因此，当前的SERS-LFIA系统仍以增强型强度分析为主，而非真正的信息丰富型分析平台。
在此，我们提出了一种SERS报告分子编码的双模式LFIA策略，将传统试纸条转化为用于快速认证眼用抗生素的多维信息解码系统。将不同的拉曼报告分子整合到抗体功能化的金纳米颗粒探针中，为分别对应诺氟沙星、青霉素和红霉素的抗体功能化探针生成报告分子衍生的光谱编码。通过将竞争免疫分析策略与报告分子特异性SERS指纹相结合，该平台在单一检测架构中同时实现了快速比色筛查、定量分析和光谱区分。更重要的是，所获得的多维光谱输出建立了一个超越传统信号增强的光谱编码辅助验证框架。结合化学计量学分析，该平台能够在不同浓度和商品制剂中可靠地区分抗生素。本研究建立了一种可推广的策略，将传统LFIA系统从一维传感工具转化为信息丰富的分析平台，用于多维目标验证和光谱编码辅助区分。此外，本文在讨论部分提供了与代表性SERS-LFIA研究的系统比较，以阐明本工作的概念性进展。
章节摘要
平台设计与检测原理
光谱编码双模式LFIA试纸条的整体架构如图1所示。与仅依赖信号强度变化来确定目标物的传统侧向层析系统不同，本设计在免疫分析框架中引入了报告分子衍生的光谱编码，使一维试纸条输出转化为多维分析信息通道。
为实现正交信号编码，抗体功能化的金纳米颗粒探针整合了不同的拉曼报告分子，每种报告分子产生独特的光谱特征。这些编码探针通过竞争免疫分析策略与样品中的目标物竞争结合，使得报告分子的光谱信号与目标物的免疫识别事件直接关联，从而实现了信号强度的二维信息解码——即信号强度反映目标物浓度，光谱特征则反映目标物身份。
结论
综上所述，我们开发了一种光谱编码的双模式侧向层析免疫分析平台，将竞争免疫识别与多维SERS信息解码相结合，用于快速认证眼用抗生素。通过在LFIA架构中引入报告分子特异性振动指纹，本策略从根本上将传统基于强度的试纸条扩展为多维分析系统，能够同时保留信号强度信息和光谱身份信息。
材料与试剂
纯化的诺氟沙星（Nor）、青霉素（Pen）、红霉素（Ery）、4-硝基苯硫酚（4-NTP）、4-巯基苯甲酸（4-MBA）和2-硝基苄硫醇（2-NT）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州），储存于20°C直至使用。磷酸盐缓冲盐水（PBS，20×，pH = 7.4）、吐温20、羊抗小鼠IgG、牛血清白蛋白（BSA）、卵清蛋白（OVA）、不同抗生素-BSA及其相关抗体（2 mg/mL）购自赛默飞世尔科技（中国上海）。四氯合金酸水合物（HAuCl4·4H2O）、柠檬酸三钠、硼酸钠、氢氧化钠、氯化钠、十二烷基硫酸钠（SDS）、铵盐等
支持信息
支持信息包括：（图S1）金纳米颗粒和SERS报告分子编码探针的Zeta电位表征；（图S2）报告分子负载量、抗体负载量、抗体结合活性和混合探针光谱可区分性；（图S3）报告分子拉曼光谱和编码探针光谱特征；（图S4）使用单检测线和双检测线格式进行竞争免疫识别过程中多维分析信息的演变；（图S5
CRediT作者贡献声明
张来奇：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化，形式化分析，数据整理，概念化。韩晓军：资金获取，资源提供，写作——审阅与编辑。陈晓峰：写作——审阅与编辑，方法论。李正：写作——审阅与编辑，形式化分析。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢国家自然科学基金（22076125）、广东省自然科学基金杰出青年项目（2021B1515020106）的资助。感谢深圳大学仪器分析中心在SEM分析方面提供的帮助。
张来奇|陈晓峰|李正|韩晓军
