近日，国际权威期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》（Q1，中科院1区Top）发表了题为“Computer-assisted hapten design for developing an ultrasensitive antibody with recognition mechanism analysis and its application in the rapid detection of topramezone”的研究性论文。浙江大学博士研究生韩世赟为论文第一作者，浙江大学彭大鹏教授为论文通讯作者。
该研究面向除草剂苯唑草酮（topramezone）残留的快速现场检测需求，采用计算化学辅助的半抗原筛选策略设计并筛得高相似性候选半抗原，成功制备出高亲和、单特异性mAb与scFv；进一步建立了两套检测体系：ic-ELISA（IC50 = 0.605 μg/L）与胶体金免疫层析 CGIA（视觉LOD 0.5 μg/L，cutoff 1 μg/L，10 min 内可读），并通过分子对接+丙氨酸扫描解析了关键识别位点，为“计算指导抗体开发+快速检测”提供了可复用框架。
【成果介绍】
l 苯唑草酮是一种新型高选择性HPPD抑制剂类除草剂，已有动物研究提示其暴露可能引发相关健康风险。为降低环境与食品安全隐患，欧盟、中国、加拿大及美国FDA等均已针对玉米及多类畜禽产品制定了苯唑草酮的最大残留限量（MRLs）。建立“连续、准确、可推广”的残留监测手段具有现实迫切性。
l 本研究作者将计算机辅助分子设计（CADD）引入半抗原筛选流程，通过计算模拟对候选半抗原的理化特征进行对比评估，缩短了试错链路、降低了实验负担；同时结合生物信息学方法（同源建模、丙氨酸扫描突变等）对抗体识别机制进行解析，为后续抗体工程改造提供依据。
l 本研究成功制备获得高亲和力、单特异性的单克隆抗体mAb 1G8，并构建了相应的scFv片段；进一步通过同源建模与分子对接绘制scFv–Topramezone结合界面并定位关键作用残基。面向应用端，作者建立了两条互补的检测路线：其一为高灵敏定量的间接竞争ELISA（ic-ELISA），其二为适用于现场快速筛查的胶体金免疫层析试纸条（CGIA）。其中，ic-ELISA的IC50达到0.605 μg/L；CGIA具备0.5 μg/L的可视化检出限与1 μg/L的cutoff，并可在约10 min内完成检测。
l 本研究不仅提供了可用于环境、作物及动物源性食品样品的快速检测工具，也验证了“计算辅助半抗原设计—抗体开发—识别机理解析—现场检测平台构建”的可复用路线，为生物传感器开发与残留风险监测提供了更具工程可落地性的技术框架。
【图文赏析】
图1. 计算化学辅助半抗原设计
图2. 最优半抗原合成路线
图3. Ic-ELISA方法优化与标准曲线
图4. 胶体金试纸条优化与特异性检测
图5. 同源建模、分子对接与丙氨酸扫描突变
【原文链接】
https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.139521
