基于纳米颗粒的高灵敏度、高特异性免疫层析试纸条用于氟甲喹的快速检测

Development of sensitive and specific immunochromatographic strips with nanoparticles for rapid detection of flumequine.

作者信息Yuxuan Liu, Kang Jiang, Xiaoli Li, Linfang Lu, Menghan Sun, Na Li, Lakshani Madushika, Jun Yuan, Sumei Ling, Shihua Wang
PMID40686905
发布时间2025-07-09
DOI10.1016/j.fochx.2025.102771

实验完整度

包含抗体制备(免疫、细胞融合、纯化与表征)、纳米颗粒合成与探针制备、免疫层析试纸条的组装与评价(灵敏度、特异性)、实际样品及加标样品检测并与LC-MS对比等完整的实验验证。

主要模型

Balb/c小鼠(免疫及腹水制备) SP2/0骨髓瘤细胞系 3B4杂交瘤细胞系 猪肉、鱼肉、牛奶、鸡蛋实际样品

重点核对

抗Flu单克隆抗体的亲和常数(2.09 × 10⁹ M⁻¹)及icELISA的IC50(165.31 pg/mL) AuNP偶联条件:0.75 μL 0.1 M K₂CO₃和3 μL 0.4 mg/mL抗Flu mAb;AuNF偶联条件:0.5 μL 0.1 M K₂CO₃和2 μL 0.4 mg/mL抗Flu mAb AuNP-LFIS和AuNF-LFIS的检测线性范围分别为1.95–250 ng/mL和0.39–100 ng/mL,LOD分别为1.95 ng/mL和0.39 ng/mL,vLOD分别为3.91 ng/mL和1.56 ng/mL 试纸条最优条件:C线0.4 mg/mL山羊抗小鼠IgG,T线75 μg/mL(AuNP)或100 μg/mL(AuNF)Flu-OVA,结合垫1.5 μL AuNP探针或1.75 μL AuNF探针 加标样品回收率范围90.35%-110.15%,变异系数范围1.89%-6.91%

摘要

氟甲喹(Flu)是一种氟喹诺酮类兽用抗生素,易于在动物体内积累,Flu残留可能对人类生理健康造成潜在风险。本研究制备了能特异性识别Flu的高亲和力单克隆抗体(2.09 × 10^9 M⁻¹),并结合单克隆抗体与纳米颗粒开发了具有优异灵敏度和特异性的侧向流免疫层析试纸条(LFIS)。基于金颗粒(AuNP-LFIS)和金纳米花(AuNF-LFIS)的LFIS检测线性范围分别为1.95–250 ng/mL和0.39–100 ng/mL,两种LFIS在实际样品检测中均表现出高灵敏度和准确性。值得注意的是,AuNF-LFIS比AuNP-LFIS表现出更高的灵敏度。本研究开发的LFIS具有操作简单、灵敏度高、速度快、特异性好等优点,被认为在食品安全监测方面具有巨大的应用潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何开发一种快速、灵敏、特异的方法用于检测动物源性食品中的氟甲喹残留?
核心机制
基于抗Flu单克隆抗体与纳米颗粒(AuNP或AuNF)偶联的竞争性侧向流免疫层析:样本中Flu与T线上Flu-OVA竞争结合探针上的抗体,T线颜色强度与Flu浓度呈反比,从而实现定量检测。
主要证据
通过动物免疫和细胞融合获得抗体分泌细胞系3B4,制备高亲和力抗Flu mAb;组装AuNP-LFIS和AuNF-LFIS,检测标准Flu溶液建立线性范围,并利用结构类似物评估特异性;实际样品和加标样品检测回收率为90.35%-110.15%,并与LC-MS结果一致。
研究意义
作者认为开发的LFIS在食品、环境监测和公共卫生领域的Flu检测中可作为一种有力工具,但储存稳定性仍需进一步研究以确保实用性。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

完全抗原合成与鉴定

制备Flu免疫原和包被原,验证Flu与载体蛋白BSA/OVA的成功偶联

采用碳二亚胺法将Flu的羧基与载体蛋白的氨基偶联,合成Flu-BSA和Flu-OVA;通过琼脂糖凝胶电泳和紫外可见光谱验证偶联产物。

2

抗Flu单克隆抗体制备与表征

获得高亲和力、高特异性的抗Flu单克隆抗体

用Flu-BSA免疫6周龄雌性Balb/c小鼠,经细胞融合、亚克隆和筛选获得稳定分泌抗体的杂交瘤细胞系3B4;诱导腹水并纯化抗体,通过SDS-PAGE、ELISA和icELISA评价抗体性能。

3

AuNP和AuNF的合成及探针制备

制备信号报告分子AuNP和AuNF,并偶联抗Flu mAb形成检测探针

通过柠檬酸钠还原氯金酸合成AuNP;以AuNP为种子,通过种子介导生长法合成AuNF;分别优化mAb偶联条件,形成AuNP-mAb和AuNF-mAb探针,并通过DLS和UV-vis进行表征。

4

LFIS组装与条件优化

组装免疫层析试纸条并优化关键参数以获得最佳检测性能

在NC膜上包被山羊抗小鼠IgG(C线)和Flu-OVA(T线),粘贴样品垫、结合垫(预吸附探针)和吸收垫,优化抗体和探针用量。

5

LFIS性能评价

评估所建立试纸条的灵敏度、线性范围和特异性

用不同浓度Flu标准品检测,建立竞争抑制曲线,计算LOD和vLOD;用结构类似物(Mar, Nor, Cip, Lof, Enr)评价交叉反应,所有测试重复三次。

6

实际样品和加标样品检测

验证LFIS在实际样品中的适用性并与LC-MS进行比较

从超市购买猪肉、鱼肉、牛奶和鸡蛋,按国标法预处理;对鱼肉和牛奶进行加标回收实验,并用LC-MS验证结果。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
氟甲喹标准品Sigma-Aldrich--
鸡卵清白蛋白Sigma-Aldrich--
牛血清白蛋白Sigma-Aldrich--
弗氏不完全佐剂Sigma-Aldrich--
弗氏完全佐剂Sigma-Aldrich--
恩诺沙星Aladdin Biochemical Technology--
环丙沙星Aladdin Biochemical Technology--
左氧氟沙星Aladdin Biochemical Technology--
马波沙星Aladdin Biochemical Technology--
诺氟沙星Aladdin Biochemical Technology--
N-羟基琥珀酰亚胺TCI (Shanghai) Development Co., Ltd.--
1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺TCI (Shanghai) Development Co., Ltd.--
胎牛血清Sangon Biotech--
Protein G树脂GenScript--
三水合氯化金Macklin Inc.--
对苯二酚Macklin Inc.--
山羊抗小鼠IgGBioss Biotech--
异氟烷----
聚乙二醇1450----
抗体亚型鉴定试剂盒Proteintech Group, Inc.--
免疫层析读取仪HAMAMATSU--
EDTA-McIlvaine缓冲液----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
抗体制备
免疫剂量和免疫程序(具体剂量未明确说明)、细胞融合条件(PEG 1450浓度和融合时间未明确说明)、杂交瘤筛选方法未明确说明
阅读提示:Methods 2.3
抗体纯化
Protein G柱洗脱具体条件(已说明:0.1 M甘氨酸-HCl pH 2.7,透析三天)
阅读提示:Methods 2.4
纳米颗粒合成
AuNP合成中柠檬酸钠体积(2 mL)、AuNF合成中各溶液体积和浓度(已明确)
阅读提示:Methods 2.5-2.6
探针制备
AuNP-mAb偶联条件:0.75 μL 0.1 M K₂CO₃和3 μL 0.4 mg/mL mAb;AuNF-mAb偶联:0.5 μL K₂CO₃和2 μL mAb;封闭剂和储存液成分
阅读提示:Methods 2.5-2.6
LFIS组装
NC膜上C线和T线的包被浓度(0.4 mg/mL Gam IgG,75/100 μg/mL Flu-OVA)、探针结合量(1.5/1.75 μL)、干燥时间(37°C 3h / 30min)
阅读提示:Methods 2.7
LFIS性能评价
检测线性范围、LOD和vLOD的具体计算定义,以及特异性测试的浓度(1 ng/mL和200 ng/mL)
阅读提示:Methods 2.8
实际样品检测
样品预处理具体步骤(5 g样品,10 mL缓冲液,涡旋和超声时间,离心条件)、加标浓度(AuNP-LFIS:10/40/160 μg/kg;AuNF-LFIS:5/20/80 μg/kg)、重复次数(三次)
阅读提示:Methods 2.9