NIR-to-NIRアップコンバージョンナノ粒子ベースの横方向流量免疫測定プラットフォームを使用した不透明サンプルにおける鳥インフルエンザウイルスの迅速かつ背景のない検出

鳥インフルエンザウイルス（AIV）の迅速かつ敏感なオンサイト検出は、AIVのほぼリアルタイムサーベイランスを達成し、普及のリスクを減らすための鍵です。ただし、単一の種類のインフルエンザウイルスを含む実験室で準備された透明バッファー溶液とは異なり、実質的および偽陽性出力の区別と、便標本または炭calスワブにおけるAIVの低濃度の検出は困難です。ここでは、20内の臨床サンプルからAIV核タンパク質（NP）を検出するセンサーを生成するために、近赤外（NIR）からNIRのアップコンバージョンナノ粒子（UCNP）を利用する迅速かつ背景のない側面免疫アッセイ（LFA）プラットフォームを開発しました。分シェル内の不均一なドーパントイオンとしてのCa2+は、UCNPの形態に有意な変化を誘発することなく、NIRからNIRのアップコンバージョンフォトルミネッセンス（PL）発光を強化しました。市販のAIV LFAのコンポーネントである不透明な便サンプルと金ナノ粒子（GNP）の混合物で、便サンプルの背景信号がGNPの吸収ピークをマスクしました。ただし、便サンプルに分散されたUCNPは、980NMで励起されると800NMの中心にある強力な放出を示しています。これにより、NIR-to-NIRの包帯ベースの横方向のフローフロー免疫測定（NNLFA）プラットフォームが10倍低いウイルス量よりも低いウイルス負荷を検出できます。商用GNPベースのAIV LFA。LPAI H5N2およびHPAI H5N6ウイルスのNNLFAの検出限界は、それぞれ102および103.5 EID50/mLでした。さらに、NNLFAを使用してダークブラウン色のサンプル内でウイルスは正常に検出されましたが、市販のAIV LFAではありませんでした。したがって、迅速かつ背景のないNNLFAプラットフォームは、AIVの機密性の高いオンサイト検出に使用できます。

Rapid and sensitive on-site detection of avian influenza virus (AIV) is the key for achieving near real-time surveillance of AIV and reducing the risk of dissemination. However, unlike the laboratory-prepared transparent buffer solutions containing a single type of influenza virus, distinction between real- and false- positive outputs and detection of low concentrations of AIV in stool specimens or cloacal swabs are difficult. Here, we developed a rapid and background-free lateral flow immunoassay (LFA) platform that utilizes near-infrared (NIR)-to-NIR upconversion nanoparticles (UCNPs) to yield a sensor that detects AIV nucleoproteins (NPs) from clinical samples within 20 min. Ca2+ as a heterogeneous dopant ion in the shell enhanced the NIR-to-NIR upconversion photoluminescence (PL) emission without inducing significant changes in the morphology of the UCNPs. In a mixture of opaque stool samples and gold nanoparticles (GNPs), which are components of commercial AIV LFA, the background signal of the stool samples masked the absorption peak of GNPs. However, UCNPs dispersed in the stool samples still show strong emission centered at 800 nm when excited at 980 nm, which enables the NIR-to-NIR upconversion nanoparticle-based lateral flow immunoassay (NNLFA) platform to detect 10-times lower viral load than a commercial GNP-based AIV LFA. The detection limit of NNLFA for LPAI H5N2 and HPAI H5N6 viruses was 102 and 103.5 EID50/mL, respectively. Moreover, the viruses were successfully detected within dark brown-colored samples using the NNLFA but not the commercial AIV LFA. Therefore, the rapid and background-free NNLFA platform can be used for sensitive on-site detection of AIV.