近日，浙江大学动物医学中心彭大鹏教授团队在国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》（Q1，中科院1区Top，IF=13.2）发表题为“Localized surface plasmon enhancement strategy with synergistic dualmechanism fluorescence quenching for developing highly sensitive lateral flow immunoassays”的研究性论文。华中农业大学博士研究生丁明月为论文第一作者，浙江大学彭大鹏教授为论文通讯作者。
该研究开发了一种双重荧光猝灭机制的高灵敏度侧流层析免疫分析（LFIA）方法。基于金纳米花（GNFs）的局部表面等离子体增强策略，有效猝灭了时间分辨荧光微球（TRFMs），猝灭效率高达95%。 GNFs特殊的尖端结构使其具有优异的光学性质，能够通过IFE和NSET的协同效应有效地提高LFIA的灵敏度。相较于传统的胶体金试纸条，该方法的灵敏度提升了20倍，能够有效监测动物源性食品中的洛美沙星。
该研究得到了国家自然科学基金（32373067），国家重点研发计划（2023YFD1301001，2024YFF1105705）的资助。
【成果介绍】
洛美沙星（LOM）是一种广泛用于治疗细菌感染的氟喹诺酮类抗生素，由于其潜在的致癌性、致突变性以及导致细菌耐药性，可引发严重的食品安全问题，因此具有重大的健康风险。传统的LFIA通常采用直径约为20 nm的金纳米颗粒（AuNPs）作为标记材料。在“关闭”检测模式下，信号强度与目标分析物的浓度成反比。然而，由于AuNPs的摩尔吸光系数较低以及检测模式固有的局限性，动物源性食品中痕量有害物质的残留检测仍然面临巨大的挑战，极大地阻碍了LFIA在高灵敏分析中的广泛应用。开发新的检测模式是提高LFIA灵敏度的有效策略。
基于纳米颗粒诱导荧光微球猝灭的“开启”模式的荧光猝灭型LFIA （FQ-LFIA）已成为提高检测灵敏度的一种很有前景的方法。选择具有高效荧光猝灭能力的猝灭剂是提高FQ-LFIA灵敏度的关键因素。金纳米粒子具有高摩尔消光系数和独特的局部表面等离子体共振（LSPR）特性，被认为是优秀的荧光猝灭剂。然而，由于荧光猝灭机制不明确阻碍了其在FQ-LFIA中的广泛应用。因此，探究金纳米颗粒的荧光猝灭规律对构建高灵敏的FQ-FLIA具有重要的理论意义。
在本研究中，设计合成了四种不同形状的金纳米粒子作为猝灭剂，包括金纳米球（GNPs）、金纳米花（GNFs）、金纳米棒（GNRs）和金纳米三角形（GNTs）。通过时域有限差分（FDTD）模拟等方法验证了GNFs特殊的尖端结构产生了较强的局域电场，可通过增强局部表面等离子体共振（LSPR）效应猝灭TRFMs的荧光。同时，通过测定猝灭体系的荧光寿命，提出基于IFE和NSET机制的协同作用引发TRFMs和GNFs之间的猝灭现象。基于此构建了以LOM为靶分子的双增强荧光猝灭策略，为促进GNFs在FQ-LFIA检测中的广泛应用提供了理论基础。
【图文赏析】
图1.荧光供体和荧光受体的表征
图2. 四种金纳米粒子的荧光猝灭性能及猝灭机理。
图3. 时域有限差分的计算结果。
图4. FQ-LFIA的工作原理图。
图5. FQ-LFIA检测性能的评估。
【原文链接】
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168328
浙江大学动物医学中心
