### 开发一种侧流免疫层析法作为即时诊断装置用于检测胆碱酯酶抑制剂中毒 **背景**:毒蕈碱型乙酰胆碱酯酶抑制剂(ChEi)中毒与军事、工业和农业相关,可导致急性中毒甚至死亡。早期快速诊断对有效治疗至关重要,但现有检测技术无法满足现场检测需求。 **方法**:我们开发了一种胶体金侧流免疫层析试纸条,用于快速检测有机磷化合物、氨基甲酸酯类和新烟碱类杀虫剂。采用双抗体夹心法,使用辣根过氧化物酶(HRP)标记抗体作为信号放大器。 **结果**:该装置的最低检测限为38 ng/mL(浓度)和3.8 μg/37 mL(浓度),比现有POCT快2分钟,检测时间为18分钟。该侧流试纸条在模拟中毒样本中表现出良好的一致性,与液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)相比,在5种毒物检测中相关系数R2 > 0.99。该装置适用于快速诊断ChEi中毒,尤其适用于临床即时检测和现场筛查

《Toxicology Letters》:Development of a lateral flow assay as a point-of-care diagnostic device for the detection of poisoning with cholinesterase-inhibiting compounds

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月25日 来源:Toxicology Letters 3.1

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   摘要有机磷(OP)神经毒剂和农药暴露对武装部队和平民构成威胁。为支持临床决策,可评估全血中的红细胞乙酰胆碱酯酶和血浆丁酰胆碱酯酶活性。目前,实验室诊断耗时且无法广泛提供。因此,我们在概念验证研究中开发了一种侧向流试验,用于快速、现场诊断 OP 中毒。该侧向流试验基于显色埃el

摘要

有机磷(OP)神经毒剂和农药暴露对武装部队和平民构成威胁。为支持临床决策,可评估全血中的红细胞乙酰胆碱酯酶和血浆丁酰胆碱酯酶活性。目前,实验室诊断耗时且无法广泛提供。因此,我们在概念验证研究中开发了一种侧向流试验,用于快速、现场诊断 OP 中毒。该侧向流试验基于显色埃elman 反应,通过试纸条上明显的颜色变化检测全血中的总胆碱酯酶活性,允许进行视觉评估。当试纸条的吸液垫上没有发生颜色变化时,表示 OP 中毒;而明显的黄色变化表示胆碱酯酶活性正常。平行的视觉对照条作为参考;其黄色强度经过校准,代表未受抑制的胆碱酯酶活性,帮助用户解释结果。此外,使用持久性有机磷神经毒剂 VX 和有机磷农药乙氧基对氧磷评估了该侧向流试验的重复性和灵敏度。结果表明具有高重复性和足够的灵敏度。

引言

有机磷化合物(OP)中毒是一个持续存在的威胁,对于考虑诊断和治疗而言,这被视为医疗人员面临的挑战。世界上许多地方广泛使用 OP 农药,因此农业暴露或以自杀为目的的中毒事件很常见 (Eddleston 等,2008, Suratman 等,2015, Mew 等,2017)。此外,故意使用 OP 神经毒剂不仅对军事领域构成威胁,对针对个人的恐怖袭击情境也构成威胁 (Worek 等,2016b)。
OP 农药和神经毒剂是胆碱酯酶(ChE)抑制剂。暴露后,OP 化合物通过磷酸化活性位点丝氨酸来抑制乙酰胆碱酯酶(AChE, EC 3.1.1.7)和丁酰胆碱酯酶(BChE, EC 3.1.1.8)。磷酸化的 AChE 可能发生自发重活化或脱烷基化(老化)(Aldridge 和 Reiner, 1972)。也被称为假性胆碱酯酶的 BChE 主要存在于血浆中,而 AChE 则位于胆碱能神经系统突触和红细胞膜上 (Holmstedt, 1959, Eddleston 等,2008)。OP 的急性毒性是通过突触间隙中的 AChE 抑制介导的。OP 暴露后,AChE 无法裂解神经递质乙酰胆碱(ACh),导致胆碱能受体过度刺激,引发胆碱能危象。ACh 受体有两种类型,毒蕈碱型和烟碱型。OP 中毒的毒蕈碱型体征和症状包括流涎、流泪、排尿、腹泻、胃肠道不适和呕吐;而烟碱型效应包括肌肉功能障碍、肌肉无力、肌束颤动,最后是严重的肌肉麻痹。此外,中枢神经系统表现会导致独特的致命症状,如呼吸驱动受损、意识障碍、癫痫发作和惊厥 (Amend 等,2020)。胆碱能危象后的推荐治疗包括快速给药阿托品、肟类和抗惊厥药 (Thiermann 等,2013)。
OP 中毒的诊断具有挑战性,因为目前仅基于可能不明确的临床体征和症状 (Eddleston 等,2008, Ciottone, 2018)。根据暴露途径、剂量以及各自 OP 的理化性质,典型的临床效应如瞳孔缩小可能不会在早期阶段出现 (Thiermann 等,2013, Amend 等,2020)。在这些情况下,很难将胆碱能中毒综合征与阿片类药物或氰化物中毒区分开来 (Ciottone, 2018)。因此,迫切需要现场评估 (Amend 等,2020)。一个易于获取且对诊断和监测 OP 暴露有价值的参数是全血中基于显色埃elman 方法的红细胞 AChE 和血浆 BChE 活性 (Ellman 等,1961, Lionetto 等,2013, Strelitz 等,2014, Worek 等,2016a)。此前已描述过一种专注于测定全血 AChE 和 BChE 活性的移动检测设备 (Worek 等,2016a)。这种即时检测(POCT)系统是一种即用型试剂盒,基于改进的光谱埃elman 测定法。在一种改进中,该反应也被用于开发一种商业可用的皮肤显示套件,以评估 AChE 抑制剂造成的皮肤污染 (Worek 等,2017)。然而,据我们所知,目前还没有在欧洲联盟认证的便携式埃elman 基方法能够准确检测血液中的 ChE 活性。现有设备已被制造商停产。
侧向流试验(LFA)是一种基于纸或聚合物的方法,用于识别和量化复杂样品中的分析物,广泛应用于医疗、兽医、食品、农业和环境领域。该试验的原理依赖于液体样品在试纸条的多个单独功能化聚合物区域中通过毛细管驱动流动。每个功能化区域包含特定的分子,与目标分子相互作用并选择性结合。此外,LFA 被认为是获取主要为定量或半定量结果的低成本、快速、便携且用户友好的平台 (Koczula 和 Gallotta, 2016)。
在此,我们旨在开发一种 LFA,以基于使用显色埃elman 反应测定全血中红细胞 AChE 和血浆 BChE 活性的方式,快速检测 ChE 抑制剂中毒。最初,我们系统地评估了 LFA 设计以及埃elman 方法适用于侧向流试验的情况。然后,我们使用持久性 OP 神经毒剂 VX 和 OP 农药乙氧基对氧磷(PXE)调查了该试验的重复性和灵敏度。

章节片段

化学品和材料

OP 农药代谢物乙氧基对氧磷(PXE;GC–MS 纯度 >98%)由 LGC standards(德国韦塞尔)提供,并在乙腈(Sigma-Aldrich Chemie GmbH,德国陶夫基尔兴)中配制为 1% v/v 储备液。神经毒剂 VX(O-乙基-S-[2-(二异丙氨基) 乙基]甲基膦酸硫代酯)由德国国防部提供,并在乙腈中配制为 0.1% v/v 储备液。两种 OP 溶液均在环境温度下储存。乙酰硫胆碱(ATCh),

LFA 组装

滤垫、膜的组合及其在 LFA 半刚性粘合背卡上的排列显著影响灌注动力学、血液分离、灵敏度和试验的整体可靠性 (Koczula 和 Gallotta, 2016, Cytiva, 2020)。因此,测试了 LFA 每层的各种膜或过滤器(表 1)。
LFA 组件包括一个样品垫,用于添加缓冲液,将酶促产生的 TCh 传输到其余试验部分

讨论

据我们所知,发表的将埃elman 方法与 AChE 或 BChE 及其相应底物结合的 LFA 或基于纸的平台,依赖于将酶直接固定在平台上。这些系统主要用于检测环境样品(例如现场试验或环境监测)中的有机磷或氨基甲酸酯,或作为食品质量评估的控制方法 (Hossain 等,2009,

CRediT 作者贡献声明

Anja K?hler-Karaaslan:撰写 – 初稿,方法论,研究,数据整理,构思。Andreas Wosar:研究。Markus Siegert:研究。Franz Worek:撰写 – 审阅与编辑。Timo Wille:撰写 – 审阅与编辑。Dirk Steinritz:撰写 – 审阅与编辑,资源。Niko Amend:撰写 – 审阅与编辑,监督,项目管理,构思。

符合伦理标准

使用自愿捐赠者的人类肝素化全血已获慕尼黑工业大学(TUM)伦理委员会批准(2026–96-S-SB)。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

感谢 Justin Mucks、Jasmin Rauch 和 Daniela W?hl 提供的技术协助。
Anja K?hler-Karaaslan|Andreas Wosar|Markus Siegert|Franz Worek|Timo Wille|Dirk Steinritz|Niko Amend
联邦国防军药理学与毒理学研究所,Neuherbergstrasse 11,慕尼黑,80937,德国

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