侧向层析免疫诊断技术

侧向层析免疫诊断( Lateral Flow Immunoassay )是出现于 20 世纪 80 年代初期的一种将免疫技术和色谱层析技术相结合的基础上建立的一种简单、快速的免疫学检测技术。

 

侧向层析免疫技术原理是将特异性的抗原或抗体以条带状固定在硝酸纤维素膜(NC 膜)上, 把标记过的另一抗原或抗体吸附在标记物垫上。当待测样品加到试纸条一端的样品垫上后, 通过毛细作用向前移动, 溶解标记物垫上的已经标记过的抗原或抗体后相互反应, 再移动至固定了抗原或抗体的区域时, 待测物和标记物反应后的复合物与之发生特异性结合而被截留, 聚集在检测带上, 通过可目测的显色标记物得到直观的结果。

 

双抗测抗原的侧向层析模型

 

侧向层析与酶联免疫吸附试验（ELISA）、实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-PCR）等检测技术相比，具有简单、快速、不依赖大型仪器设备、价格低廉、操作人员不需要接受特别的培训等优势，被广泛应用于即时检验、现场检验以及家庭自检。因此近年来发展迅速，在食品安全、疾病诊断、毒品检测、环境监测等方面都有广泛的应用。

 

侧向层析标记物

侧向层析理想的标记物应该具备性能稳定、制备简单、灵敏度高、重复生产性高、假阳性低、成本优势等特性。传统的标记物有胶体金、纳米硒以及纳米碳等，尤以胶体金最为常用。近年来随着量子点、纳米酶等新型标记物的出现，侧向层析有了进一步的发展，实现了从定性检测逐步向定量检测的转变。

 

1. 有色型侧向层析标记物

以胶体金为代表，胶体金是由氯金酸在还原剂的作用下，形成的一种具有表面双电层结构的纳米粒子。其制备简单、性能稳定，具有良好的生物相容性，可以与蛋白质、核酸等通过非共价键结合；并且标记过程简单快速，使其在快速检测领域得到了广泛的关注与应用。但是对于低浓度样品的检测，其灵敏度仍较低，而且制备原料成本相对较高。

 

除了胶体金，有色型侧向层析标记物还有纳米硒，纳米碳和金磁纳米颗粒，但由于各自的局限性，目前应用并不广泛。

 

2. 荧光性侧向层析标记物

有色型的胶体金、纳米硒、纳米碳等因其自身特点限制，大多用于定性检测。因此，荧光微球、量子点（quantum dots，QDs）、上转发光（up-converting phosphor，UCP）等荧光性标记物应运而生。

 

荧光微球是一类负载荧光物质的球形纳米粒子，受外界能量刺激能激发出特定的荧光。荧光微球的载体多为有机或聚合物材料，具有稳定的形态结构以及高效的发光效率，作为一种新的示踪标记物已经被广泛应用于侧向层析实验、流式细胞术、高通量药物筛选等生物医学领域。

 

量子点是一种由 Ⅱ－Ⅵ 族或 Ⅲ－Ⅴ 族元素如 CdSe、ZnSe、InP、InAs 等组成的具有特殊电子性质与光学性质的半导体纳米粒子，可以和不同的生物分子结合，例如蛋白、抗体、适配体、寡核苷酸适配子等，然后形成一个兼具电化学特性和生物学特性的结合物在侧向层析中进行检测。量子点侧向层析试纸条灵敏度比同等条件下胶体金试纸条高出 10 倍之多，这些独特优势，使其成为 LF 分析的新宠，相信在不久的将来，会有更多更广泛的应用。

 

上转发光是由科学家们合成了一类反斯托克斯规则的发光材料——UCP，由稀土元素掺杂某些晶体晶格构成。UCP 在红外光区（波长 > 780 nm）被激发，发射出不同波长的光。与传统的荧光标记物相比具有以下优势：① 独有的上转换发光现象，降低了实验中的背景干扰，灵敏度较高；②UCP 由惰性材料合成，不易褪色，使 LF试纸条可以长期储存；③ 因其强大的反斯托克斯位移效应，不同颜色的 UCP 粒子可以被同一红外光激发，可用于同一样品的多元化分析。但是 UCP 颗粒需要经过一系列的处理才能作为稳定的标记物，制备复杂，市场上的成品颗粒又价格高昂，成为制约 UCP 发展的主要因素。

 

除了有色型和荧光性 LF 标记物外，还有 IMB、脂质体以及新兴的纳米酶等作为标记物应用于 LF 中。新兴标记物稳定性好，灵敏度和准确度都相对较高，但是成本昂贵，虽然研发潜力很大但距离市场普及还有一定距离。

 

侧向层析检测技术不仅仅是在科研领域重要的研究工具之一，也常常应用在我们日常的生活中。比如最常见的早早孕试纸、血糖监测试纸和传染病快速诊断试剂盒，比如新冠疫情应运而生的新冠抗原和抗体快速检测试剂盒，都是基于侧向层析检测技术的原理。

 

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参考资料：

1. 现代生物医学进展，2009 Vol.9 No.011，胶体金免疫层析快速诊断技术

2. 医学论坛，侧向层析免疫诊断试剂信号放大的方法

3. 中国兽医学报，2021 Vol. 41 No.01, 免疫层析技术及应用的研究进展

4. 生物医学工程学杂志 2018 Vol. 35 No.4，侧向层析技术标记物研究进展