《Talanta》：Advances in lateral flow immunoassays: from technological innovations to diverse applications
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戴廷军|吴万英|王炳汉|冯桂娟|王佳军|胡天烨|林一洲|孙Fanting|魏冠云|夏云飞|陈天行|刘炳中国南通226001，南通大学生殖医学研究所医学院摘要侧流免疫分析作为一种快速、简单且成本较低的即时检测方法，在过去几十年里取得了显著进展，尤其是在2019年全球新冠病毒疫情期间
戴廷军|吴万英|王炳汉|冯桂娟|王佳军|胡天烨|林一洲|孙Fanting|魏冠云|夏云飞|陈天行|刘炳
中国南通226001，南通大学生殖医学研究所医学院
摘要
侧流免疫分析作为一种快速、简单且成本较低的即时检测方法，在过去几十年里取得了显著进展，尤其是在2019年全球新冠病毒疫情期间展现了其独特的公共卫生价值。本综述旨在系统介绍侧流免疫分析的技术原理、核心组件、技术创新点以及在分析检测领域的应用情况，同时探讨当前面临的挑战及未来的发展方向。首先阐述侧流免疫分析的基本原理和结构组成，接着重点介绍提升其性能的策略，包括结构设计优化、纳米材料创新、缓冲液优化、信号放大、基于智能手机的图像分析以及人工智能技术的整合。随后详细讨论侧流免疫分析在分析检测中的主要应用，包括病原体、蛋白标志物和小分子物质的检测。最后指出侧流免疫分析的现状与新兴挑战，并阐述其未来发展趋势，以期推动该技术在即时检测领域进一步发展并得到更广泛的应用。
引言
自20世纪80年代出现以来，由于操作简单、响应迅速且成本低廉，侧流免疫分析逐渐成为即时检测领域最具影响力的分析工具之一。侧流免疫分析所依据的免疫分析原理可追溯到1959年，当时生物物理学家罗莎琳·S·雅洛和内分泌学家所罗门·A·伯森开发了一种利用石蜡纸测定人血浆中胰岛素的系统，为后来的侧流技术奠定了基础[1]。作为一种基于免疫层析原理的诊断技术，侧流免疫分析最初被广泛应用于早期妊娠检测[2]、[3]、[4]以及人类免疫缺陷病毒检测[5]、[6]。如今，它的应用范围已扩展到临床诊断、传染病监测[7]、食品安全[8]、环境监测[9]以及其他诸多领域[10]、[11]、[12]。特别是在2019年新冠病毒疫情期间，侧流免疫分析因其无需复杂仪器、检测时间短（通常为10-15分钟）且适合大规模筛查等独特优势，成为疫情防控的重要工具[13]、[14]，进一步凸显了其在公共卫生危机中的关键作用[16]。
传统的侧流免疫分析系统主要以金纳米颗粒作为标记物，通过观察测试线和控制线的颜色变化来进行定性或半定量分析[17]。然而，这种方法存在灵敏度低、定量能力有限、易受主观判断影响以及难以检测低浓度目标分子等明显局限性。随着纳米技术和材料科学的快速发展，侧流免疫分析领域出现了一系列创新解决方案，包括新型纳米标记材料、信号放大策略以及数字读出系统。这些进展显著提升了检测性能并拓展了应用场景。在标记材料方面，研究人员开发出了多种性能优异的纳米标记物来替代传统的金纳米颗粒。例如，量子点[18]、[19]和上转换纳米颗粒[20]、[21]等荧光标记物具有较高的发光强度和良好的稳定性，使得检测限可达到pg/mL水平。表面增强拉曼散射标记物则利用纳米结构产生的局域表面等离子体共振效应以及目标分子与贵金属表面之间的电荷转移，实现超高灵敏度的检测[22]。与此同时，超顺磁性纳米颗粒可在外部磁场作用下辅助样品预处理和富集，有效减少基质干扰[23]、[24]。智能手机的普及为侧流免疫分析的定量化和数字化提供了理想平台。通过内置摄像头拍摄侧流免疫分析图像，并运用专用算法分析测试线和控制线的颜色强度，智能手机可将传统的定性检测转化为准确的定量结果[25]。这种方法不仅保持了侧流免疫分析的简便性，还大大提高了结果的客观性和可追溯性，非常适合在资源有限的地区用于诊断。更为先进的设计则整合了便携式光热成像、电化学、双信号系统以及荧光读出模块，进一步提升灵敏度和重复性。尽管侧流免疫分析已取得显著进展，但仍面临若干关键挑战。例如，灵敏度与选择性的平衡仍是核心问题，因为提高灵敏度往往需要复杂的标记物或信号放大步骤，这可能会增加成本并降低操作的简易性。复杂的样本基质（如全血、唾液）也可能导致非特异性结合，从而产生假阳性结果。此外，缺乏多重分析能力也限制了侧流免疫分析在诊断复杂疾病中的应用。另外，结果解读的标准化、批次间差异的控制以及长期稳定性仍需不断优化。
本综述全面系统地介绍了侧流免疫分析的最新进展。主要围绕四个方面展开：（1）侧流免疫分析的核心组件和基本原理；（2）侧流免疫分析的技术创新；（3）侧流免疫分析在各类检测中的应用；（4）侧流免疫分析当前面临的挑战及未来发展方向。通过整合众多前沿研究成果，本综述旨在为研究人员提供深入的技术参考，推动侧流免疫分析技术在灵敏度、特异性和选择性方面不断提升，应用范围更加广泛，进而为即时检测平台的创新与发展做出贡献。
章节节选
侧流免疫分析的核心组件与基本原理
侧流免疫分析旨在以最少的专业知识和设备即可快速检测各种样本中的目标分析物。它已被广泛应用于人类和动物疾病的诊断、环境毒素的检测以及生物样本中药物和其他物质的分析。
为提升性能而进行的侧流免疫分析结构设计优化
侧流免疫分析中的流体流动行为、反应动力学以及分析物传输效率，本质上取决于整个侧流免疫分析系统的整体结构设计。因此，通过对各个组件的结构和材料进行系统优化，无需依赖复杂的信号放大策略，即可有效提升侧流免疫分析的灵敏度、重复性和稳定性。
目前，侧流免疫分析主要通过调整流动方式来提升检测性能
侧流免疫分析在分析检测中的应用
迄今为止，侧流免疫分析已在分析检测领域得到广泛应用，表1总结了其具体应用情况。
挑战与未来方向
在信号放大策略、纳米材料工程以及智能读取系统等方面的持续创新推动下，侧流免疫分析技术正在快速发展且呈现出多样化趋势。虽然已在提升灵敏度、特异性、选择性和多重检测能力方面取得了显著进展，但要将这些实验室层面的成果转化为可靠、经济且易于推广的实际应用平台仍然面临诸多困难。在侧流免疫分析能够完全满足
CRediT作者贡献说明
吴万英：撰写——初稿，研究工作。王炳汉：撰写——初稿。陈天行：撰写——审阅与编辑，资金获取，正式分析。刘炳：撰写——审阅与编辑，指导，研究工作，资金获取，概念构思。戴廷军：撰写——初稿。胡天烨：研究工作。林一洲：研究工作。冯桂娟：撰写——初稿。王佳军：研究工作，正式分析。魏冠云：撰写——审阅与编辑，
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究工作的已知利益冲突或个人关系。
数据可用性
数据将应要求提供。
缩写词
本综述中出现的缩写词如下：
| 3-OH-CBF | 3-羟基卡波呋喃 |
| 4-MBA | 4-巯基苯甲酸 |
| 17β-E2 | 17β-雌二醇 |
| β-Lg | β-乳球蛋白 |
| ABTS | 2,2′-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸) |
| ACE2 | 血管紧张素转换酶2 |
| ACQ | 聚集诱导熄灭 |
| AFB1 | 黄曲霉毒素B1 |
| AFB2 | 黄曲霉毒素B2 |
| AFG1 | 黄曲霉毒素G1 |
| AFG2 | 黄曲霉毒素G2 |
| AFM1 | 黄曲霉毒素M1 |
| AFP | 甲胎蛋白 |
| AI | 人工智能 |
| AIE | 聚集诱导发光 |
| AIEFMs | AIE荧光物质 |
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文研究工作的已知利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：31900571、82570694和32200676）以及南通市自然科学基金（编号JC2023053）的资助。
