一石二鸟：利用钇离子高效制备金纳米簇标记免疫探针并显著增强侧向流动免疫分析灵敏度

《Journal of Future Foods》：“Two Birds One Stone” Strategy for Efficient Preparation of Gold Nanoclusters-Labeled Immunoprobes and Sensitivity Boosting of Lateral Flow Immunoassays

本研究针对荧光侧向流动免疫分析中免疫探针制备效率低下的挑战，提出了一种创新的“一石二鸟”策略。研究人员利用Y3+离子同时增强MTU-AuNCs的荧光强度（提升9倍以上，量子产率从5.81%增至19.23%）并简化其与抗体的偶联过程（5分钟内偶联效率达92%）。基于此策略开发的FLFIA实现了玉米赤霉烯酮和赭曲霉毒素A的高灵敏度同步检测（检测限分别达0.001 ng/mL和0.005 ng/mL），较传统金纳米颗粒法灵敏度提升80倍和18倍。该研究为制备高性能荧光免疫探针提供了新方法，显著推进了FLFIA在食品安全现场检测中的应用。

　　

在全球粮食安全面临严峻挑战的背景下，霉菌毒素污染已成为威胁人类健康的重要隐患。这些由真菌产生的有毒次级代谢产物，不仅具有致癌、致畸等毒性效应，更导致全球高达25%的粮食作物受到污染。虽然色谱-质谱等传统检测方法具有较高灵敏度，但其操作繁琐、设备昂贵的特性严重制约了在现场快速检测中的应用。侧向流动免疫分析以其快速、便捷、成本低等优势，在霉菌毒素检测领域展现出巨大潜力，然而传统金纳米颗粒探针信号强度不足的缺陷，严重限制了其在痕量检测中的表现。

为突破这一技术瓶颈，江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室的研究团队在《Journal of Future Foods》上发表了一项创新性研究。他们巧妙设计了一种“一石二鸟”策略，通过钇离子的独特作用，同步解决金属纳米簇荧光强度不足和抗体偶联效率低下的双重难题。

研究团队发现，Y³⁺离子与6-甲基-2-硫尿嘧啶保护的金纳米簇结合后，可显著抑制协同质子耦合电子转移过程中的质子转移相，使荧光强度增强超过9倍，量子产率从5.81%提升至19.23%。更令人惊喜的是，Y³⁺离子还能作为“分子桥”连接纳米簇与抗体，在5分钟内实现高达92%的偶联效率，远胜于传统碳二亚胺法所需的3小时反应时间。

关键技术方法包括：通过优化Y³⁺离子浓度、pH值和反应时间制备高性能荧光探针；采用透射电镜、X射线光电子能谱等技术表征材料性质；构建双通道FLFIA检测体系，并系统优化检测条件；通过实际小麦样品验证方法可靠性。

^3.1.筛选金属离子连接剂

研究人员系统评估了四种常见金属离子和四种稀土金属离子对MTU-AuNCs荧光性能的影响。结果表明，Y³⁺离子在50 μM浓度下可诱导最显著的荧光增强，且形成的探针尺寸均一（7±0.22 nm），分散性良好，非常适合在硝化纤维素膜上流动。

^3.2.揭示Y³⁺增强机制

通过荧光寿命和量子产率测定，发现Y³⁺-AuNCs的寿命延长至9.8 μs（MTU-AuNCs为5.0 μs），辐射速率常数显著提高而非辐射速率常数降低。XPS分析证实Y³⁺与MTU配体中的O、N原子形成配位键，通过限制分子内运动过程实现荧光增强。

^3.3.免疫探针表征

Ab-Y³⁺-AuNCs探针平均尺寸为4.93±0.11 nm，紫外吸收光谱显示特征峰红移，证实Y³⁺成功桥接抗体与纳米簇。该探针在连续紫外照射下表现出优异的荧光稳定性。

^3.4.应用潜力评估

与EDC法制备的AuNCs@Ab探针相比，Y³⁺介导的探针不仅制备时间从3小时缩短至5分钟，还更好地保护了纳米簇的荧光性能。在检测玉米赤霉烯酮时表现出更高灵敏度，且在pH 6-8和0.8 M NaCl条件下保持稳定。

^3.5.实际检测应用

基于Ab-Y³⁺-AuNCs构建的FLFIA成功实现了ZEN和OTA的同步检测，检测限分别达到0.001 ng/mL和0.005 ng/mL，较传统金纳米颗粒法灵敏度提高80倍和18倍。在实际小麦样品检测中，回收率达94.8%-100.4%，与商品化ELISA试剂盒结果高度一致。

该研究开发的“一石二鸟”策略不仅成功解决了荧光免疫探针制备中的关键技术难题，更为食品安全现场检测提供了强有力的技术支撑。通过简单高效的Y³⁺介导偶联方法，实现了金属纳米簇荧光性能与偶联效率的同步提升，为后续开发高性能快速检测产品奠定了坚实基础。这种方法学创新对推动侧向流动免疫分析技术在霉菌毒素监测领域的广泛应用具有重要意义，特别是在粮食收购、加工和流通环节的快速筛查中展现出广阔前景。