《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Rational Hapten-Directed Design of a Highly Specific Monoclonal Antibody for Diethofencarb: Establishment of a Rapid Immunochromatographic Assay for Food and Environmental Analysis
编辑推荐：
摘要二特维特菌（DFC）在农业生产中的广泛使用导致其在食品和环境中残留的风险日益凸显。因此，开发快速、便捷、可靠的DFC残留现场检测方法具有重要的实践意义。本研究合理设计了四个DFC半抗原（H1-H4），并通过计算机辅助分子模拟与体内动物免疫性能的联合验证，筛选出H1为最优候
摘要
二特维特菌（DFC）在农业生产中的广泛使用导致其在食品和环境中残留的风险日益凸显。因此，开发快速、便捷、可靠的DFC残留现场检测方法具有重要的实践意义。本研究合理设计了四个DFC半抗原（H1-H4），并通过计算机辅助分子模拟与体内动物免疫性能的联合验证，筛选出H1为最优候选。基于此筛选结果，成功制备了具有高特异性和高亲和力的单克隆抗体（DFC-2H7），其亲和力常数为2.96×1010 L/mol，半最大抑制浓度为1.52 ng/mL。随后，建立了基于金纳米颗粒的免疫层析 assay（AuNPs-ICA）用于DFC检测，其目视检测限为5 ng/mL。加标回收试验表明，水、黄瓜、橙子和番茄中DFC的回收率范围为94.1%至118.3%。方法性能评价结果显示MoGAPI得分为80分，BAGI得分为77.5分，证实该建立的AuNPs-ICA具有环保性和操作便捷性。总体而言，本工作为DFC残留监测提供了一个快速、灵敏、绿色的现场检测平台。
引言
二特维特菌（DFC）是一种氨基甲酸酯类杀菌剂，具有脂溶性芳环骨架和氨基酸酯键，这两者均有助于其与真菌酶的高结合亲和力[1]。DFC与苯并咪唑类杀菌剂常在果蔬农场联合使用，以控制真菌污染[2]。尽管DFC在农学上有效，但其化学稳定性和中等溶解性使其能够渗入水系统，并表现出显著的环境持久性[3]。此外，研究表明，在特定浓度下喷施于成熟葡萄上的DFC，在经过延长生长期和采后清洁程序后仍可在果肉中检出[4]。因此，食品和环境中检测到的DFC残留主要归因于三个来源：采前喷施、采后保鲜处理和灌溉水[2]，[5]。毒理学研究表明，DFC不仅干扰水生生物，还对哺乳动物产生皮肤刺激、内分泌干扰、氧化应激、肝损伤和神经毒性[6]，[7]，以及不利影响植物生殖系统[8]。针对这些担忧，欧盟（EU）、中国和欧洲食品安全局（EFSA）等监管机构已制定了严格的最高残留限量（MRLs）[9]。以欧盟为例，其规定DFC在黄瓜、橙子和草莓中的MRL为0.01 mg/kg（表S1），这些监管限值凸显了定期监测食品中DFC残留的必要性，以验证监管合规性并降低可能的健康风险。
DFC在食品和环境中的强持久性凸显了开发快速、可靠定量分析方法的必要性。传统仪器方法通常依赖昂贵的仪器、复杂的前处理程序和较长的分析时间，这在实际应用中受到限制[10]，[11]，[12]。相比之下，基于抗原-抗体特异性结合的AuNPs-ICA具有成本低、操作便捷、5-10 min内即可目视判读结果的优势。此外，AuNPs-ICA不需要特定的操作环境，更适合实时现场检测[13]。值得注意的是，单克隆抗体（mAb）对目标分析物的特异性和亲和力在很大程度上决定了AuNPs-ICA的分析性能，而这些关键的抗体特性主要由半抗原的分子结构决定。传统的半抗原合成策略在很大程度上是盲目的[14]。设计不当的半抗原往往导致所得抗原的免疫原性较差，且其抗原决定簇暴露有限，这是目前可用mAb性能不理想的根本原因[15]。为克服这些局限性，计算机模拟技术被引入半抗原的设计与筛选中，显著提高了筛选效率[16]，[17]。然而，尚未有关于DFC特异性mAb的报道，这限制了DFC免疫学检测方法的发展。
基于DFC的独特结构特征，本研究设计合成了四个新型半抗原。依据最大相似性原则，利用计算机模拟技术对DFC及其半抗原的分子结构、立体化学特征和电子分布进行分析和评价。半抗原的可行性通过动物免疫实验进一步筛选和验证。选择免疫效果最优的小鼠进行细胞融合，制备出高特异性、高亲和力的DFC单克隆抗体。利用所得mAb构建AuNPs-ICA，用于环境样品和食品样品中DFC残留的现场快速检测。
章节摘要
试剂、仪器与动物
关于仪器、试剂和动物的所有相关信息在补充材料（SI）中进行了详细说明。所有涉及动物的程序均获得了江南大学生物伦理委员会的批准，批准号为JN No. 20250615b1201230[332]。
计算机辅助半抗原设计
DFC和半抗原的最低能量结构由Chem3D（PerkinElmer，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）提供。空间重叠、药效团模型和结构相似度由Discovery Studio 2.0（Dassault
DFC半抗原的评价结果与表征
高亲和力和高特异性mAb的成功获得在很大程度上依赖于半抗原的合理设计[30]。理想的半抗原需要在空间构型和电子分布方面与目标分析物保持高度一致性，在保留核心表位的同时，通过引入羧基或氨基等功能基团使其能够与载体蛋白偶联[31]，[32]。然而，此类结构修饰
结论
本研究基于合理的半抗原设计策略，制备了四个新型DFC半抗原。通过结合分子模拟与免疫学实验，成功筛选出优异半抗原H1，并制备了首个针对DFC的高性能mAb（DFC-2H7）。在此基础上，所开发的AuNPs-ICA方法在确保检测灵敏度和准确性的同时显著简化了操作流程。它还减少了有机溶剂的使用量以及生成的
伦理标准声明
本文不包含任何涉及人类受试者的研究。所有动物实验均在江南大学动物福利委员会的指导下进行。
CRediT作者贡献声明
钱凯： 可视化、资金支持、概念构思。刘青青： 撰写-原稿、数据整理。王文强： 方法论、调查研究。刘强： 软件。宋珊珊： 资源。况华： 验证、监督。许传雷： 资金支持。郭玲玲： 撰写-审阅与编辑、资金支持。
利益冲突
作者确认，与本手稿所述工作不存在利益冲突。
致谢
本工作得到江苏省市场监督管理局科技计划（KJ2025008）和国家自然科学基金（22404066、22236002）的资金支持。
利益冲突声明
作者声明，不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
钱凯 | 刘青青 | 王文强 | 刘强 | 宋珊珊 | 况华 | 许传雷 | 郭玲玲
国家市场监督管理总局食品接触材料安全重点实验室，江苏省产品质量监督检验研究院，南京，江苏 210007，中国
