超亮聚集诱导发光纳米颗粒驱动的双信号读取非竞争性侧向流免疫分析法用于灵敏检测噻虫嗪

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Ultrabright AIEgen nanoparticles driven dual-readout noncompetitive lateral flow immunoassay for the sensitive detection of clothianidin

　　

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  使用聚苯乙烯纳米颗粒和AIE染料合成了PSNPs@AIE₆₅₀
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  PSNPs@AIE₆₅₀具有显著的比色和荧光双读出性能
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  通过采用PSNPs@AIE₆₅₀作为探针，开发了一种双读出NLFIA平台
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  基于智能手机辅助的3D打印便携设备收集NLFIA信号
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  对噻虫胺的NLFIA测试结果与UPLC-MS/MS具有良好的一致性

引言

现场检测和便携式测试系统对于快速、敏感地监测食品样品中的污染物至关重要[1]，[2]。然而，由于面临几个挑战，在复杂的样品基质中准确检测目标分析物，特别是小分子，仍然很困难：(1) 与竞争性免疫分析方法相比，小分子的竞争性免疫分析通常表现出较低的特异性和可靠性[3]，[4]；(2) 简化的样品制备增加了基质干扰，这大大降低了灵敏度和准确性[5]；(3) 需要便携式且对用户友好的智能设备进行现场监测[6]；(4) 信号读出可能不足以应对多样化的应用场景[7]。侧向流免疫层析分析（LFIA）利用特定的抗原-抗体相互作用，实现对目标物质的定性或定量分析。凭借便携、快速检测、低成本和适合现场使用的优势，LFIA获得了越来越多的关注[8]，[9]。传统的LFIA平台通常使用胶体金纳米颗粒（AuNPs）作为标记物，允许目视检测并受益于成熟的技术。然而，其有限的灵敏度通常无法满足痕量残留检测的需求[10]。为了提高检测性能，引入了量子点[11]、[12]、时间分辨荧光纳米颗粒[13]、[14]和上转换纳米颗粒[15]等荧光标记物，显著降低了检测限（LOD）。尽管有了这些改进，由于容易发生猝灭[16]，此类荧光探针的广泛应用受到限制。在标记浓度高或聚集时，荧光强度（FL强度）急剧下降，导致信号不稳定和灵敏度降低[16]。在标记浓度高或聚集时，荧光强度（FL强度）急剧下降，导致信号不稳定和灵敏度降低。因此，迫切需要一个能够在复杂样品中直接进行原位检测的准确且敏感的LFIA平台。

最近，聚集诱导发光（AIE）材料作为一种有前景的解决方案脱颖而出[17]，[18]。AIE材料在分散时表现出较弱的荧光强度，但在聚集时表现出大大增强的发射[19]，[20]，[21]。这种特性非常适合LFIA过程，在此过程中，信号探针在测试线（T线）上被捕获并积累。此外，基于AIE发光体的荧光纳米颗粒具有诸多优点，包括优异的光稳定性、大的斯托克斯位移、易于功能化以及与生物配体的简单偶联[22]，[23]。这些特性使得检测系统能够实现超低背景噪声和高信噪比。此外，结合固有颜料特性与AIE机制，为创建超灵敏和多模式免疫层析检测平台开辟了新的途径[24]。最近，基于双金纳米颗粒共轭物[25]、TA-TaTe2@溶菌酶纳米复合材料[26]、碳纳米管[27]和碲化铌（TaTe2）[28]等的双模式LFIA平台为LFIA注入了新的活力，没有争议。

与竞争性免疫分析相比，非竞争性格式在灵敏度、线性范围和特异性方面具有明显的优势[29]，[30]。各种使用抗体可变区片段、抗代谢型抗体、抗独特型抗体和抗免疫复合物肽（AICP）的非竞争性免疫分析已经被开发用于小分子的快速检测[31,32]。其中，AICP因其通过噬菌体显示易于生产以及在多种形式中的广泛使用（包括噬菌体显示肽、与功能蛋白的肽融合物以及化学合成肽）而脱颖而出。因此，开发基于AICP的非竞争性侧向流免疫层析分析（NLFIA）显示出巨大的潜力，以克服传统LFIA（CLFIA）的局限性。

新烟碱类杀虫剂噻虫胺由于其高效性和广谱作用而在农业中被广泛使用[33]。然而，其对蜜蜂等传粉者的高毒性以及对人类健康的潜在风险，促使全球实施了严格的最高残留限量（MRLs）[34]，[35]。因此，开发一种快速、灵敏和现场高通量筛查方法来监测农产品的质量和安全性、保护消费者健康和保护生态环境至关重要。

在本研究中，通过使用聚苯乙烯纳米颗粒（PSNPs）作为载体封装AIE发光体荧光分子2-((5-(4-(二苯胺)苯基)噻吩-2-基)亚甲基)丙二腈（TTMN），制备了比色和荧光双读出的AIE发光体纳米颗粒（PSNPs@AIE₆₅₀）。通过与特异性结合噻虫胺-抗体免疫复合物的AICP结合，开发了一种双读出NLFIA平台用于噻虫胺的定性检测。此外，采用智能手机辅助的3D打印便携设备基于荧光和比色信号定量噻虫胺浓度。通过标准溶液测试、加标样品回收率和真实样品分析，验证了其在灵敏度、特异性、准确性、实用性和可重复性方面的强大性能。

节选片段

材料与仪器

噻虫胺及其结构类似物（如咪鲜胺、啶虫脒、烯啶虫胺、吡虫啉和噻虫嗪）的标准品购自德国Augsburg的Dr. Ehrenstorfer。噻虫胺单克隆抗体（mAb）由南京农业大学胡秀德教授慷慨提供。链霉亲和素（SA）购自中国上海阿拉丁工业公司。羧基修饰的PSNPs由知一微球科技公司提供。

PSNPs@AIE₆₅₀的表征

AIE发光体的荧光强度和光密度在其溶液状态和聚集状态之间存在显著差异[38]。为了确认TTMN的AIE特性，使用二氯甲烷（DCM）/水混合物在不同极性溶剂中测量了其荧光强度和光密度。如图1A所示，随着DCM中水分数（fw）从0%升高到90%，荧光强度从8237急剧增加到135531 a.u.。此外，TTMN在不同

结论

总之，我们通过将AIE发光体封装在PSNPs中，成功合成了一种比色和荧光双读出的纳米杂化材料（PSNPs@AIE₆₅₀）。所得的PSNPs@AIE₆₅₀表现出高PLQY（12.34%），同时保持了稳健的比色输出。通过采用PSNPs@AIE₆₅₀作为双读出信号探针，我们开发了一种NLFIA平台，能够灵敏地检测噻虫胺，在10 分钟内即可通过肉眼或3D打印便携

未引用参考文献

[32]

CRediT作者贡献声明

张迪：方法论。刘娟：调查，形式分析。吴绪金：撰写 – 审阅与编辑，资源，项目管理。郝晨宇：方法论，调查，数据管理。陈贺：撰写 – 原稿，方法论，资金获取，概念化。周娟：验证，调查。安丽：方法论，概念化。李蒙：调查，形式分析。马经纬：验证，调查。马欢：调查，形式分析。

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，这些可能会影响本文报告的工作。

致谢

作者感谢国家自然科学基金（32402434）、河南省自然科学基金（242300421576）、河南省重点研发专项（241111111400）、河南农业科学院优秀青年科学基金项目、博士创新项目、自主创新项目（2024YQ06, 2026BX62, 2026ZC88）的财政支持。

附注

没有需要声明的冲突。

He Chen|Chenyu Hao|Li An|Juan Zhou|Jingwei Ma|Meng Li|Huan Ma|Juan Liu|Di Zhang|Xujin Wu