西农王建龙教授团队Top期刊重要综述:侧流免疫层析分析领域的增强型信号示踪剂和分析策略:用于农产品食品安全检测

学术   2024-11-13 07:42   湖北  

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侧流免疫层析分析领域的增强型信号示踪剂和分析策略:用于农产品食品安全检测

导  读

2024年11月,西北农林科技大学王建龙教授团队Biosensors and Bioelectronics》(1区,IF=10.7)发表了题为“Advances in enhancement-type signal tracers and analysis strategies driven Lateral flow immunoassay for guaranteeing the agri-food safety”的综述性论文。西北农林科技大学2021级博士研究生刘思杰为第一作者,沈阳师范大学杨庆余教授和西北农林科技大学王建龙教授为共同通讯作者。

作为一种经典且与时俱进的现场检测技术,侧流免疫层析(LFIA)在即时检测领域有着广阔的应用前景。鉴于农产品在人类饮食结构中占据重要地位,而农产品食品安全问题愈发受到关注,提升LFIA的分析性能已成为当务之急。近年来LFIA技术发展蓬勃,增强型信号示踪剂(STs)和各类分析策略层出不穷,为构建精准的传感平台提供了更多可能。为了推动该领域的进一步发展,本文全面梳理了增强型STs(如负载型、绿色型、识别型、Janus型和染料型STs)以及增强型分析策略(如免疫网络、原位生长、纳米酶、多信号读出和软件辅助定量分析策略)的最新动态,这些策略显著提高了精确分析性能。通过全面评估其进步性并展望未来趋势,本文基于LFIA技术面临的机遇与挑战,为后续研究提供了参考建议,旨在推动该技术在农产品食品安全检测领域的进一步发展。


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综述结论与展望

  • 本研究对增强型信号示踪剂及分析策略在提升LFIA分析性能方面的最新进展予以全面综述。这些策略对LFIA的设计、制造、存储及分析流程均起到促进作用,使其更加快速、高效且精简。此外,能够采集信号并精准定量分析的便携式分析设备不断发展,意味着智能化和自动化会是未来农产品食品安全检测的重要走向。然而,当前仍存在诸多挑战,阻碍着LFIA在POC应用中的进一步普及。故而需要着重关注以下几个方面,以增强LFIA的竞争力,使其在保障农产品食品安全领域发挥更大作用。


  • 纳米材料作为具有出色信号输出能力的增强型信号示踪剂,已成为替代传统AuNPs的有力候选者。不过,当前无论是否搭配增强型分析策略(如纳米酶催化放大和多信号读出策略),能够实现单分子水平检测的高性能信号示踪剂依旧稀缺。鉴于理论计算指导下的纳米合成技术已取得显著进步,引入高熵合金、自组装、等离子体等创新概念,有望助力高性能信号示踪剂的设计研发。同时需要注意的是,为保证LFIA达到ASSURED标准,合成、制造示踪剂的成本效益与环保要求值得深入考量。


  • 实际上,被污染的农产品往往含有不止一种有害因子,而为每种分析物单独设计LFIA试纸是不现实的。不过利用有限的NC膜整合多条检测线或检测点,并借助不同信号特征,构建多目标LFIA作为一种综合性手段,必将增加可检测目标的数量。若进一步结合高性能信号示踪剂与增强型分析策略,多目标LFIA 技术将能有效推动农产品中主要污染物的大规模筛查工作,为保障农产品安全提供有力支持。


  • 人工智能(AI)技术与LFIA的融合,能够加快LFIA的设计优化及制造进程。借助模拟和预测不同材料与工艺条件下的性能表现,研究者能够快速找到最优设计方案,同时提升检测的灵敏度与特异性。不仅如此,AI在LFIA的数据处理和结果分析中也发挥着重要作用。比如,图像识别及相关处理技术可自动识别和解读结果,降低手动操作可能带来的误差和干扰。此外,AI通过整合数据采集、处理、分析和解读功能,有助于推动农产品食品安全检测智能平台的构建。借助这一平台,用户既能高效监测农产品食品安全状况,又能及时解决潜在问题。


  • 综上所述,LFIA是开发高灵敏度POC技术以保障农产品食品安全的极具前途的方法论。当前,LFIA虽处于大规模商业化的起始阶段,挑战与机遇共存,但随着技术持续进步和不断优化,其有望在灵敏度提升、成本把控、多重检测能力增强、智能化、自动化、标准化以及大规模生产等方面实现突破。这些突破不仅会大幅提高农产品食品安全监测的精准性、可靠性与效率,还将为守护人类健康贡献更大的力量。


图文赏析

Figure 1. Scheme overview of enhancement-type STs and enhancement-type analysis strategies in enhancing the analysis performance (including sensitivity and practicability) of LFIA.

王建龙

王建龙,西北农林科技大学食品科学与工程学院教授、博士生导师。长期从事基于功能纳米材料的食品快速检测与质量控制技术开发与机理研究,在Science Advances、Angewandte Chemie、Advanced Materials、ACS Nano、Nano Letters、Analytical Chemistry等期刊以通讯作者发表SCI论文300余篇。荣获国务院特殊津贴,担任国家重点研发计划国际合作重点专项首席科学家、陕西省食品安全创新团队负责人、陕西省“科学家+工程师”创新团队首席科学家、《Trends in food science & technology》编委。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116920

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