双模式ICP-MS实现全血和尿液中多元素同步检测的创新方法

为解决LFA(侧向层析试纸)在COVID-19大流行等高峰期测试需求下的信号强度问题，研究人员通过系统研究蛋白质与不同结构硝酸纤维素膜(CN)的相互作用，建立了荧光蛋白线宽和强度检测新方法。研究发现抗体可及性、膜亲水性和辅助吸附是影响信号强度的关键因素，证实氯化钠、聚山梨酯80和十二烷基苯磺酸钠能增强信号强度。该研究为LFA制造商提供了不改变主要组分的性能优化方案。

　　

在COVID-19大流行期间，侧向层析试纸(Lateral Flow Assay, LFA)作为重要的即时诊断工具面临严峻挑战——如何在高通量检测时确保测试线与控制线信号强度的稳定性成为关键科学问题。现有技术对多孔材料内部蛋白质-膜相互作用的认知存在明显空白，特别是当膜厚度超过100μm时，表面等离子体共振等常规表征方法因穿透深度不足而失效。

Sartorius Stedim Biotech GmbH的研究团队通过创新性地建立荧光蛋白线形态定量分析方法，系统研究了不同缓冲添加剂对四种硝酸纤维素膜(CN1-CN4)上蛋白质行为的影响。研究发现：在标准hCG(人绒毛膜促性腺激素)检测模型中，氯化钠(NaCl)可使CN3膜信号强度提升60%，而15%海藻糖则导致信号降低55%；表面活性剂PS80(聚山梨酯80)在0.05%浓度时能增强所有膜型信号，但超过0.1%会产生抑制作用。该研究首次证实SR( Sypro Ruby染色)数据的蛋白线宽度与LFA测试线宽度具有显著相关性(r=0.46)，为理解膜孔结构-蛋白质分布-信号强度的关系提供了直接证据。相关成果发表在《Analytical Biochemistry》上。

研究采用四种关键技术：1)BCA(二辛可宁酸)法定量测定膜蛋白吸附量；2)建立新型荧光标记蛋白线打印与图像分析流程；3)纳米差示扫描荧光法(nanoDSF)评估蛋白热稳定性；4)标准hCG-LFA测试系统。通过比较Alexa555标记蛋白的初始分布(Ax数据)与染色洗涤后分布(SR数据)，结合膜结构特征(CN1-CN4的孔径4.4-7.0μm)系统分析添加剂效应。

【蛋白线形态与LFA信号相关性】研究发现SR数据线宽与LFA测试线宽高度吻合，证实洗涤后保留的强吸附蛋白决定最终信号分布。海藻糖虽增加蛋白总吸附量(PBC)25%，但因增加溶液粘度导致信号降低，说明物理阻碍起主导作用。

【添加剂特异性效应】NaCl通过"辅助吸附机制"使CN3信号提升60%，但对PBC无影响；0.05%PS80通过增强膜亲水性提升信号，但超过0.1%会因过度洗涤导致蛋白流失；SDBS(十二烷基苯磺酸钠)使所有膜型信号增强25-100%，且不影响PBC。

【膜结构关键作用】大孔径膜(CN3)对NaCl响应最显著，而小孔径膜(CN1/CN2)更易受海藻糖抑制，证实孔径大小决定添加剂效应强度。CN4的特殊表面结构使其在15%海藻糖下仅损失25%信号，显著优于其他膜型。

【蛋白稳定性分析】nanoDSF显示海藻糖使蛋白熔解温度(T_m)从79°C升至81°C，而其他添加剂仅SDBS在0.5%时引起构象变化，说明多数信号变化源于物理因素而非蛋白变性。

该研究创新性地建立了"蛋白线形态-LFA性能"的定量关联模型，证实膜上蛋白的宏观分布而非总量决定诊断信号。研究发现为LFA制造商提供了明确的优化路径：通过调节缓冲组分(如0.05%PS80或300mM NaCl)可在不改变核心组件条件下显著提升检测性能。特别值得注意的是，研究揭示表面活性剂的"浓度窗口效应"——PS80在0.01-0.1%间的精细调控可使信号提升50%，这对高灵敏度CRP(C-反应蛋白)等定量检测具有重要意义。此外，建立的SR数据预测模型将大幅减少传统试错法开发成本，为下一代POCT(即时检验)诊断产品的精准设计奠定方法学基础。