免疫层析试纸检测技术是基于单克隆抗体技术、免疫标记技术及免疫层析技术发展起来的一种新型的简化检测技术,可用于抗原、抗体及半抗原的定性、半定量及定量检测,具有简便、特异、快速、敏感的特点,且不依赖于专业技术人员及昂贵的仪器设备。
试纸由样品垫、胶金垫、NC膜及吸水纸等材料依附在有一定硬度的支架上组成,对样品进行检测时,在吸水纸的吸引作用及毛细管作用下,液体样品依次通过样品垫、胶金垫、NC膜,到达吸水纸端。NC膜上固化有两道线:检测线和质控线。质控线显色指示测试有效,检测线则根据检测模式的不同而呈现红色或不显色,以指示阳性或阴性结果。
免疫层析试纸的检测原理主要有两种:夹心法和竞争法。利用夹心法检测时,胶体金标记的抗体或抗原与相应的被检测物(analyte)结合后,可以被检测线上的另外一株抗体拦截显色,同时多余的金标抗体或金标抗原被质控线上的抗体拦截显色。若样品中不含被检测物,则不能与金标抗体或金标抗原结合,不被检测线拦截显色,而质控线上的抗体则与金标抗体或抗原结合显色。即阴性样品仅有质控线显色,检测线不显色;阳性样品在检测线和质控线同时显色。利用竞争法检测时,当样品中的被检测物与金标抗体结合后,就能阻断金标抗体与检测线上的固化物(BSA-analyte)结合,此时胶体金颗粒不在检测线上聚集,也就不显色,多余的金标抗体与质控线上的抗体结合,使金颗粒聚集显色。而如果样品中不含有被检测物,那么也就不能阻断金标抗体与检测线上的固化物结合,此时检测线上将发生胶体金的聚集显色,同样,质控线也因金颗粒的聚集而显色;即检测阴性样品时,结果同时出现检测线和质控线;检测阳性样品时,仅出现质控线,不出现检测线,与夹心法的结果判定恰恰相反。试纸检测的样品类型包括血液、尿液、乳液、口腔液等,可用于食品及水质安全检测、环境监测、传染病检测及慢性非传染性疾病检测。
1,胶体金试纸检测
传统的即时检测试纸主要以胶体金作为标记物,以检测线和质控线的显色情况及强度进行定性和半定量检测,已在抗原检测、抗体检测和半抗原检测领域发挥显著作用。
1.1 抗原检测
抗原检测试纸的检测靶标可以是微生物抗原,如病毒、细菌以及非微生物抗原,如自身抗原、肿瘤抗原等。常见的检测模式有3种:①金标单抗,多抗拦截;②金标多抗,单抗拦截;③金标单抗,识别不同位点的单抗拦截。最早出现的抗原检测试纸主要是针对人绒毛膜促性腺素(HCG)、A群链球菌及衣原体的检测。近年来,免疫层析试纸检测技术被广泛应用于传染病病原体、肿瘤及心血管疾病检测方面。
1.2 抗体检测
抗体检测试纸的检测靶标一般为IgA、IgG及IgE等。常见的检测模式有两种:①金标抗原,二抗/SPA拦截;②金标SPA或二抗,抗原拦截。
1.3 半抗原检测
半抗原检测试纸的检测靶标通常为抗生素、农药、兽药、生物毒素、激素等小分子物质。常见的检测模式有两种:①金标单抗,人工抗原拦截;②金标人工抗原,单抗拦截。利用竞争法原理,张改平等制备了检测盐酸克伦特罗、沙丁胺醇等β-激动剂的胶体金试纸条,实现了对此类瘦肉精产品的定性及半定量检测。
1.4 其他检测
除对抗原、抗体及半抗原进行检测外,免疫层析试纸在其他检测领域,尤其是对金属离子及核酸检测方面也存在广泛应用。
核酸检测包括3个主要步骤:样品制备(核酸提取与纯化)、扩增(PCR/LAMP)及检测(荧光信号、浊度),将其检测步骤与免疫层析试纸结合可制备出核酸检测试纸(NALF)。核酸试纸检测存在抗体依赖和抗体非依赖两种模式。抗体依赖模式建立在夹心法基础上,首先使用两种小分子半抗原,硫氰酸荧光素(FITC)和生物素(Biotin)分别标记上下游扩增引物,再使用对应的抗体作为金标抗体及检测线上的拦截抗体。抗体非依赖模式则利用金标寡核苷酸与检测线上的寡核苷酸分别结合扩增片段的两端,扩增产物仅需在室温条件下与金标寡核苷酸进行3min孵育杂交即可用于检测。
利用亲和素标记纳米微球,生物素和地高辛标记引物,抗地高辛抗体作为检测线制备了检测结核分枝杆菌基因组DNA的试纸,并且将63°C的LAMP扩增与试纸整合形成了可移动小型设备,为核酸即时检测提供了更方便快速的方法。
2,新型试纸检测
现有的胶体金试纸检测存在两个局限:一是定量检测受限;二是敏感性稍低。克服两个局限的方法有:
①筛选利用高亲和力的单抗;
②利用更为敏感的纳米材料作为标记物;
③利用更为精密的试纸信号读取仪;
④利用新的显色增强策略。
新型试纸检测技术主要针对传统试纸的这两种局限而不断改良,向着多靶标、定量、高敏感性检测方向发展。已用于提高试纸检测敏感性的新材料有:磁颗粒、荧光微球、量子点、上转换荧光粉、碳纳米颗粒、铕纳米颗粒等;此类免疫层析技术虽然需要使用配套的仪器对结果信号(磁信号、电化学信号、化学发光信号、荧光信号)进行读取,但可在不影响特异性的前提下,显著提升敏感性,而且可实现定量的检测分析。试纸阅读仪通过将检测线和质控线的颜色强度转变为光密度值实现定量分析。鉴于被分析物浓度、反应时间和温度对结果的影响较大,故通常采用检测线光密度与质控线光密度的比值进行定量判定。
3,最后总结
免疫层析试纸检测具有轻简、快速、特异、敏感等特点,非常适用于现场检测和即时检测,已在抗原、抗体及半抗原检测领域取得显著成绩。未来试纸检测技术的发展要在保证传统优势的基础上,利用新材料、新的设计策略向更高敏感性、定量、多联检测方向发展,试纸的数字化检测可以在互联网+时代背景下对大规模群体实施检测,获取大数据,用于建立预警评价信息平台。
来源: 体外诊断IVD知识库
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