侧向流动免疫层析技术原理分析

乔帮主

侧向流动免疫层析技术(Lateral flow immunoassay, LFIA)是世界上应用最广泛且最具有代表性的即时检测技术(point-of-care testing, POCT)之一。与其他的检测方法相比， LFIA具有操作简单、检测速度快、检测成本低和方便携带的优点，被广泛应用于环境监测、食品安全检查、流行病的大规模筛查和疾病诊断等需要在现场快速检测的场景。


侧向流动免疫层析技术结构示意图【1】
侧向流动免疫层析技术原理

（一）核心组件与基本层析过程

侧向免疫层析技术的核心组件是一张由吸水材料制成的层析试纸条，通常包含样品垫、结合垫、检测线（T线）、质控线（C线）和吸水垫等部分。当样品（如血液、尿液、唾液等生物样本或食品提取液）滴加到样品垫上后，在毛细管作用下，样品会沿着试纸条向吸水垫方向移动，启动整个检测流程。
（二）夹心法原理

夹心法通常用于检测抗原、抗体和核酸之类的生物大分子。在该方法中，标记抗原和捕获抗原可以分别与目标物上的两个位点结合，形成 “标记抗体 - 抗原 - 捕获抗体” 免疫夹心复合物 。具体检测过程如下：在样品垫上滴加样品后，待测样品在毛细管作用下沿条带向吸水垫方向流动。当待测样品流动到结合垫上时，会与结合垫上预包被的标记材料（如胶体金、荧光微球等）标记的特异性抗体结合，形成免疫复合物。该免疫复合物继续向吸水垫方向移动，直至被 T 线上固定的捕获抗体捕获，从而使标记物在 T 线处富集。而未与目标物结合的标记抗体会继续流动，最终被 C 线固定上的二抗捕获，使 C 线显色。通过读取 T 线及 C 线所输出的信号，即可对分析物的浓度进行分析。一般来说，T 线颜色越深，表明样品中目标物的浓度越高。


夹心法示意图【2】
（三）竞争法原理

竞争法常用于检测小分子物质，如药物残留、激素等。在竞争法 LFIA 中，结合垫上包被的是标记抗原，检测线（T线）上固定的是特异性抗体。当样品滴加到样品垫后，样品中的待测小分子物质与结合垫上的标记抗原同时向T线方向流动。由于T线上固定的特异性抗体数量有限，样品中的待测小分子物质会与标记抗原竞争结合T线上的特异性抗体。如果样品中待测小分子物质含量较高，那么与T线上特异性抗体结合的标记抗原就会减少，T线显色较浅甚至不显色；反之，如果样品中待测小分子物质含量较低，T线显色则较深。而质控线（C线）的作用与夹心法类似，用于验证检测过程是否正常进行。


竞争法示意图【3】
侧向流动免疫层析技术的应用

（一）生物医学检测领域​
1.疾病诊断​

• 传染病检测：在传染病的快速筛查中，侧向免疫层析技术发挥着巨大作用。例如在新冠疫情期间，新冠病毒抗原自测试剂盒就是基于侧向免疫层析技术研发而成。通过采集鼻腔或咽喉样本，利用试剂盒可以在 15 - 30 分钟内快速检测出样本中是否含有新冠病毒抗原，为疫情的早期发现和防控提供了重要支持。此外，该技术还广泛应用于艾滋病、乙肝、丙肝、梅毒等传染病的初步筛查，能够快速、便捷地对大量人群进行检测，提高疾病的发现效率。​
  
• 肿瘤标志物检测：检测血液中的肿瘤标志物对于肿瘤的早期诊断、疗效评估和病情监测具有重要意义。侧向免疫层析技术可以对一些常见的肿瘤标志物，如甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等进行检测。虽然其检测灵敏度和准确性可能稍逊于一些大型仪器检测方法，但由于其操作简便、出结果快，适合在基层医疗机构或大规模体检中作为初步筛查手段，帮助发现潜在的肿瘤患者，以便进一步进行更精确的检查。​
  
• 妊娠检测：妊娠检测试纸是侧向免疫层析技术在民用领域最广为人知的应用之一。通过检测尿液中的人绒毛膜促性腺激素（hCG），女性可以在家中自行进行妊娠检测。当怀孕后，孕妇尿液中的 hCG 水平会升高，妊娠检测试纸中的抗体与 hCG 特异性结合，在检测线和质控线处出现显色条带，从而判断是否怀孕，这种方法简单、快速，为女性提供了极大的便利。​
  

• 药物滥用检测
  

在司法、交通等领域，为了检测人员是否滥用药物（如毒品、兴奋剂等），侧向免疫层析技术被广泛应用。例如常见的毒品检测试纸，可以快速检测尿液中是否含有吗啡、冰毒、大麻等毒品成分。只需将尿液滴加到试纸上，根据检测线和质控线的显色情况，就能在短时间内得出检测结果，有助于及时发现药物滥用行为，维护社会秩序和公共安全。​
（二）食品安全检测领域​

• 农药残留检测：农药在农业生产中的广泛使用，使得农产品中农药残留问题备受关注。侧向免疫层析技术可以针对有机磷、拟除虫菊酯等多种农药进行快速检测。通过制备针对特定农药的特异性抗体，并利用胶体金等标记物，能够在短时间内检测出农产品（如蔬菜、水果、粮食等）中是否含有农药残留以及残留量是否超标。这种方法无需复杂的仪器设备，适合在农产品生产基地、农贸市场等场所进行现场快速检测，有助于从源头保障食品安全。​
  
• 兽药残留检测：在畜牧业生产中，兽药的使用较为普遍，兽药残留问题也不容忽视。侧向免疫层析技术可用于检测肉类、蛋类、奶类等食品中的兽药残留，如抗生素（如氯霉素、磺胺类药物等）、激素（如瘦肉精等）。通过快速检测，可以及时发现兽药残留超标的食品，防止不合格产品流入市场，保障消费者的健康。​
  
• 食品过敏原检测：对于一些易过敏人群来说，食品中的过敏原（如牛奶、鸡蛋、花生、大豆等）可能会引发严重的过敏反应。侧向免疫层析技术能够快速检测食品中是否含有特定的过敏原成分，帮助食品生产企业控制产品质量，也为消费者提供了更安全的食品选择。在食品加工企业的生产过程中，可以利用该技术对原料和成品进行检测，确保产品符合相关标准和要求。​
  （三）环境监测领域​
  
• 水质检测：在水质监测中，侧向免疫层析技术可用于检测水中的污染物，如重金属离子（如铅、汞、镉等）、有机污染物（如多环芳烃、农药等）以及微生物毒素（如微囊藻毒素等）。通过制备针对这些污染物的特异性抗体，结合标记技术，能够实现对水中污染物的快速定性或半定量检测。这种方法操作简便，适合在野外现场或应急监测中使用，可以及时获取水质污染信息，为环境保护和水资源管理提供有力支持。​
  
• 土壤污染检测：土壤中的污染物，如农药、重金属等，会对土壤生态环境和农作物生长产生严重影响。侧向免疫层析技术可以用于检测土壤中这些污染物的含量，帮助了解土壤污染状况，为土壤修复和农业生产合理布局提供依据。例如，通过检测土壤中重金属的残留情况，可以指导农民选择合适的农作物种植区域，避免种植出受污染的农产品。
  

备注：【1】【2】【3】 引自谢子豪  磁性/荧光复合材料的制备及其在侧向流动免疫层析中的应用  南京理工大学硕士论文  2023

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