研究背景

在临床医学和食品安全检测领域的定量检测方法中，荧光免疫分析法受到了广泛的关注。在本文中，讨论了将量子点应用于荧光免疫吸附平台（FLISA）的优点以及将其应用于体外诊断和食品安全的一些策略。鉴于该领域的快速发展，河南大学材料学院吕雁冰、吴瑞丽和李林松等人根据量子点类型和检测目标对这些策略进行了系统分类，包括传统量子点或量子点微/纳米球-FLISA，以及多 FLISA 平台。

此外，还介绍了该领域的研究热点基于量子点-FLISA 的新型传感器。最后讨论了量子点-FLISA 的研究重点和未来发展方向，为进一步发展量子点-FLISA 提供了重要指导。

文章简介

近年来，量子点的合成取得了很大的进展，其中镉基量子点的合成最为成熟，发光范围可覆盖从可见光到近红外。随着 1998 年量子点合成技术的进步，特别是通过表面修饰成功制备了水相量子点，量子点在生物医学领域得到了广泛的应用。

首先以单核镉基量子点作为荧光探针进行讨论，利用量子点与生物分子偶联复合物作为靶向性的荧光探针，通过双抗夹心法或者竞争法等建立了一系列基于量子点-FLISA 的定量检测方法。虽然 ZnS 外层保护壳的表面改性可以显著降低镉基量子点的毒性，但其毒性是不可避免的。

无毒和生态友好的无镉量子点近年来受到持续关注，包括 InP 量子点、CuInS2 量子点、AgInSe2 量子点、ZnSe 量子点等，具有从可见光到近红外区域的可调谐发射。目前无镉量子点的量子产率也逐渐得到改进，作为荧光探针，也开展了一些无镉量子点在 FLISA 中的相关应用研究。

量子点微球（QD nanobeads 或 QD nanospheres）是由多个量子点制备而成的荧光微球，作为荧光探针对目标物质进行检测，具有较高的灵敏度。量子点微球具有稳定性高、荧光强度强、比表面积大等优点。

量子点微球的高稳定性允许它们适应于各种各样的检测环境；大的表面积为负载生物分子提供了更多的机会；同时，量子点微球具有强荧光强度，为高灵敏检测提供基础。通常，量子点微球主要合成方案有如下两种：通过微乳液法将数百个量子点浓缩到聚合物中；或者通过静电吸附或化学方法将油量子点或水量子点固定在载体表面或内部等。

图1（a）基于量子点微球作为荧光探针用于检测 OTA 的 dc-FLISA 方案，（b）基于量子点微球作为荧光探针用于检测 CRP 的 FLISA 方案。

随后讨论了基于量子点-FLISA 的多重检测，具有不同荧光峰的量子点可以在相同的激发波长下被激发，从而允许在相同或不同的反应单元（孔）中同时检测多种物质。将量子点微球结合到 FLISA 中进行多重检测有其自身的优势。

一方面，它提高了量子点本身的稳定性，并减小了不同颜色量子点之间由于大空间引起的荧光共振能量转移（FRET）。此外，量子点微球可以负载更多的生物分子，从而提高检测灵敏度。一系列基于量子点微球的FLISA方法将是传统荧光免疫分析的发展方向之一。

图2（a）量子点-FLISA 用于同时检测多重化学残留物的方案，（b）用于高灵敏度多重检测的多色量子点纳米珠 FLISA，（c）基于双量子点的多重检测 FLISA 方案。

最后对 FLISA 方法的发展趋势进行分析，从三个方面探讨基于传统 FLISA 检测的改进方案，包括开发其他荧光材料、多功能量子点探针和优化检测基底。近年来，除了常见的无机半导体量子点外，许多其他荧光材料也引起了人们的关注，包括荧光蛋白、有机染料、碳点（CDs）、聚集诱导发光材料（AIE）等。

这些发光材料通常不含重金属，也可作为环境友好型荧光探针应用于 FLISA 中。不同于以往量子点微球对荧光信号的放大作用，a 图利用胶体金的等离激元效应增强量子点的荧光信号，制备量子点和胶体金的复合材料从而提高检测灵敏度。以及 b 图基于荧光能量转移，利用葡萄糖氧化酶介导量子点荧光淬灭实现对目标分子的高灵敏度检测。另一方面，通过改变或优化检测基底，使得基底对生物分子更加高效的固定，从而使设计的传感器具有更多的优势。

图3（a）基于金纳米颗粒荧光信号放大的量子点-FLISA方案用于PSA的高灵敏检测，（b）基于葡萄糖氧化酶介导的量子点荧光淬灭-FLISA方案用于HBsAg的高灵敏度检测。

总结展望

量子点-FLISA 有许多方面可以改进，特别是在分析灵敏度方面，并且实现目标的痕量检测已经是分析领域中追求的方向之一。从传统的 ng/mL、pg/mL 灵敏度提高到 fg/mL 甚至 ag/mL 灵敏度，将推动检测领域的巨大发展，允许对某些疾病进行早期诊断或食品安全中的痕量检测。因此，量子点-FLISA 方法今后的发展趋势是小型化、低液体消耗、高灵敏度，以满足高通量多重检测的需要。

论文信息

Recent advances in quantum dot-based fluorescence-linked immunosorbent assays

Yanbing Lv*（吕雁冰，河南大学）, Jinjin Fan, Man Zhao, Ruili Wu*（吴瑞丽，河南大学）, and Lin Song Li*（李林松，河南大学）

Nanoscale, 2023, 15, 5560-5578
https://doi.org/10.1039/D2NR07247E

作者简介

吕雁冰，理学博士，河南大学材料学院讲师，致力于量子点表面修饰、基底表面处理、免疫分析等研究。以第一作者或通讯作者在 J Nanobiotech，Sens Actuators B Chem，Anal Chim Acta，Nanoscale，Inorg Chem，ACS Appl Nano Mater，Nanotechnology 等学术刊物上发表多篇研究论文，授权发明专利2项，现主持河南省自然科学基金1项。

吴瑞丽，理学博士，河南大学材料学院副教授，硕士生导师，致力于非镉基量子点表面修饰、生物标记、免疫分析等研究。以第一作者或通讯作者在 Chem Eng J，J Nanobiotech，Sens Actuators B Chem，Anal Chim Acta，Nanoscale，Langmuir，Nanotechnology 等学术刊物上发表多篇研究论文，授权发明专利 3 项，获批国家自然科学基金青年基金和河南省科技攻关项目各 1 项。

      李林松，博士，河南大学材料学院教授，博士生导师，河南省特聘教授，河南省杰出人才、河南省高校创新人才，入选教育部新世纪优秀人才计划。主要研究方向为无机半导体纳米晶的合成及应用、纳米材料的可控制备与组装和基于量子点的生物标志物检测等研究方向，取得了多项具有自主知识产权的特色科研成果，以第一或通讯作者论文 100 余篇，包括 Nat Photonics、Nano Lett、Adv Funct Mater、J Am Chem Soc、Chem Eng J、Biosens Bioelectron、Sens Actuator B Chem 等。先后主持国家自然科学基金 4 项、国家高技术研究发展计划（863 计划）子课题 2 项和省部级项目 3 项，授权发明专利 21 项，获得省级奖励 2 项。