1 引言
病毒（Virus）是一种非细胞型生物，通常由核酸（DNA或RNA）和蛋白质外壳构成，具有体积微小、结构简单的特点，且必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖
[1]。病毒侵入宿主细胞后，利用宿主细胞的营养和能量进行复制与转录，并依据自身核酸携带的遗传信息合成新一代病毒颗粒。新生成的病毒释放后可感染其他宿主细胞，最终引发机体一系列病理变化，导致疾病症状的出现。例如，自2019年以来，全球广泛传播的严重急性呼吸综合征冠状病毒2（Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2），截至2024年11月10日，已导致7.76亿例确诊病例和700万例以上死亡病例
[2]。此外，病毒性肝炎（Viral hepatitis）也是全球面临的重大公共卫生挑战。2019年以来，其相关死亡率持续上升，其中以乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）感染最为常见，这两种病毒是导致肝硬化和肝细胞癌的主要病因。目前，病毒性肝炎已经成为全球第二大传染病死因
[3-4]。综上，病毒作为高度依赖宿主复制的病原体，其持续演变与流行对全球人类健康和公共卫生构成严峻挑战，因此如何有效阻断病毒感染是构建科学完善的公共卫生应对体系和保障人群健康的核心需求。
在长期的病毒防控实践中，已经探索出药物治疗、免疫干预等多元应对策略，其中接种疫苗在预防病毒传染、阻断病毒感染链条、降低重症率与死亡率等方面具有显著成效，已成为病毒防控与治疗体系中的重要组成部分
[5-6]。疫苗的作用原理基于免疫系统的特异性识别和记忆机制，其可模拟病毒感染宿主细胞的过程而不引发疾病。当疫苗进入人体后，通过结合病毒表面糖蛋白上的结合位点，其携带的部分抗原被体内的抗原呈递细胞识别、摄取并处理，启动特异性免疫应答，诱导机体产生具有中和活性的特异性抗体
[7-8]。当人体后续接触真实的病毒时，可快速启动高效的免疫应答，产生包括中和抗体和非中和抗体在内的多种免疫效应分子。其中，中和抗体可通过空间位阻效应阻断病毒表面蛋白与宿主受体结合，或诱导病毒表面蛋白构象变化以抑制其介导的膜融合过程，从而抑制病毒进入及感染宿主细胞，降低疾病的患病率
[9-10]。
疫苗成功应用于临床，需要对其进行科学、精准的有效性评价，而在疫苗有效性评价中，疫苗接种后产生的中和抗体水平能够直接反映疫苗的免疫原性，并与保护效力密切相关，是判断疫苗是否发挥作用的核心指标
[11-12]。因此，灵敏、准确且可靠的中和抗体检测方法成为评价疫苗有效性和免疫保护效果的关键。目前，中和抗体检测方法主要有蚀斑减少中和实验（PRNT）
[13]、酶联免疫吸附法（ELISA）
[14]、假病毒中和试验
[15]等。其中PRNT作为中和抗体检测的“金标准”，其操作依赖于活病毒培养，需在生物安全三级（BSL-3）实验室进行，应用范围受限。ELISA法虽操作简便，但仅能评估抗体的结合能力，无法反映实际中和活性，可能受非中和抗体干扰，出现假阳性或假阴性的结果；尤为突出的是，体外检测到的中和抗体浓度值与疫苗的保护效力的之间缺乏充分的临床相关性证据，导致难以确定明确的保护性阈值。假病毒中和试验安全性优于PRNT，避免了活病毒操作，但其检测结果易受转导效率批次差异的影响。综上，现有方法在安全性、标准化和结果解读方面均存在一定的局限性。因此，亟需开发一种适用于常规实验室环境、兼具高安全性、快速、高灵敏的中和抗体的检测方法。
近年来，纳米技术的快速发展为病毒中和抗体检测领域带来了新的机遇。纳米材料（1~100 nm）凭借其独特的表面效应、小尺寸效应和量子效应等特性，在生物传感领域具有独特优势并展现出巨大的应用潜力
[16]。基于纳米材料的传感器通过检测与病毒中和表位能够结合的特异性抗体间接评估疫苗的免疫水平，与PRNT等传统功能性实验检测具有靶标一致、结果正相关、方法互补的核心关联，并且纳米材料生物传感器具有检测速度快、灵敏度高、准确性好以及成本低廉等特点，特别契合现场快速检测的需求。例如，Tsang等
[17]利用稀土掺杂上转换纳米材料独特的反斯托克斯发光特性与金纳米颗粒（AuNPs）的高消光系数的特点相结合，根据荧光共振能量转移原理（FRET）构建检测流感H7亚型荧光传感器。这类基于纳米材料构建的检测中和抗体传感器，因其检出限低、灵敏度高、准确性好以及便携性等显著优势，在现场快速检测中展现出广阔的应用前景。本文旨在系统综述金属纳米颗粒、碳基纳米材料、量子点等各类纳米材料在构建中和抗体检测传感器中的研究进展，为开发新型免疫型中和抗体检测传感器提供了重要的理论基础和创新思路。
2 不同纳米材料传感器在中和抗体检测中的应用
2.1 稀土掺杂上转换纳米材料
稀土掺杂上转换纳米材料（Rare-earth-elements-doped upconversion nanoparticles，REEs-UCNPs）是一种属于反斯托克斯发光的新型纳米荧光材料，如NaYF
4：Yb
3+，Er
3+[18]、NaGdF
4：Yb
3+，Er
3+[19]，具有化学性质稳定，发光寿命长，无自发荧光干扰，对生物样品光损伤小且表面可修饰等优点，已被广泛应用于生物测定、生物成像、临床医学的诊断和治疗等领域中
[20-21]。目前，在中和抗体的检测技术方面，将REE-UCNPs与免疫检测法相结合，构建荧光免疫型生物传感器具有独特的优势，其结合了免疫检测法中“抗原-抗体特异性结合”和荧光检测技术的“信号易量化、灵敏度高”的特点，将抗原抗体与荧光供体受体结合，通过供受体满足荧光共振能量转移原理（FRET），实现对待测物质的定性及定量检测。
2014年，Wu等
[22]开发了一种基于油酸包覆的NaYF
4：Yb，Er和氧化石墨烯（GO）的FRET生物传感器，用于灵敏检测人血清中的HIV抗体。首先通过磷脂-肽共轭自组装法对NaYF
4：Yb，Er进行肽功能化修饰，当样品中不存在HIV时，NaYF
4：Yb，Er与GO发生FRET，荧光猝灭；当样品中含有HIV抗体时，HIV抗体与NaYF
4：Yb，Er表面的特异性肽段结合时，空间位阻效应抑制了NaYF
4：Yb，Er与GO间的相互作用，导致NaYF
4：Yb，Er荧光信号恢复。该传感器对血清中HIV抗体的检测限为2 nmol/L，检测线性范围为5~150 nmol/L，加标回收率为95%~108%。该传感器能有效克服生物样本背景荧光的干扰，为复杂生物样本中抗体检测提供了思路。2023年，Hu等
[23]开发了一种基于NaYF
4：Yb，Er的高灵敏上转换荧光传感器，实现SARS-CoV-2中和抗体的定量检测。将聚乙烯亚胺（PEI）修饰的NaYF
4：Yb，Er作为荧光供体，AuNPs共价结合抗IgG作为荧光受体，构建基于FRET检测新冠病毒IgG抗体的传感器，并且将NaYF
4：Yb，Er通过共价交联固定在蛋白石光子晶体膜上，借助蛋白石的微球结构的周期性排列所引发的光子局域场效应，实现纳米材料的荧光信号放大并有效降低了传感器的检出限，原理如
图1所示。当检测体系中存在IgG抗体时，IgG与抗IgG发生特异性结合，缩短荧光供体与荧光受体的距离，触发FRET效应，从而实现对新型冠状病毒的IgG的检测。在最佳条件下，该传感器对SARS-CoV-2中和抗体的检测限为0.092 ng/mL，检测线性范围为0.1~10 ng/mL。抗干扰测试结果表明，在复杂的检测环境中，该传感器仍能保持对待测目标物质的特异性响应。该方法具有检测限低、检测成本低，能对待测物质实现特异性检测等优点。
基于REEs-UCNPs构建的检测病毒中和抗体的传感器，凭借其灵敏度高、优异的特异性、便携性以及良好的储存稳定性，在即时检测领域已经展现出显著优势。然而，该技术体系仍然存在局限性：一方面，传感器的检测类型相对单一，只能针对单一病毒的中和抗体进行检测，难以满足检测复杂样本时对多种病毒的高通量、快速筛查的需求；另一方面，在检测形式上，传感器只在传统的检测模式上进行优化，通常依赖于特定的仪器和设备进行读取，在一定程度上限制了检测的灵活性。未来可开发多模态的检测平台，构建适配不同病毒中和抗体的检测系统；同时结合表面功能化修饰、信号放大策略优化及多参数联合分析等技术手段，进一步提升检测灵敏度和特异性。
2.2 量子点纳米材料传感器
量子点（Quantum dot，QDs）是一种具有量子限域效应的新型半导体纳米材料，粒径一般为1~10 nm，可通过尺寸调控实现发光波长的可调控性
[24]。在外部电场或光激发条件下，量子点通过激子复合释放出与粒径密切相关的荧光特性，呈现出激发波长范围宽、发射波长范围窄、斯托克斯位移大、荧光寿命长等优势
[25-27]。凭借其发光性能稳定、荧光寿命长且表面易功能化修饰等优点，QDs已成功应用于生物医学等领域中
[28-29]。基于QDs光-电信号转换机制构建的中和抗体检测平台，主要通过电化学阻抗（EIS）生物传感器和FRET探针系统实现。前者通过QDs-抗体复合物界面修饰调控电极表面电子转移行为，后者利用量子点与猝灭基团间的有效作用范围内的能量转移效应，实现对中和抗体的定性定量检测，其中QDs-抗体复合物的界面修饰策略和信号放大设计显著提升了检测的灵敏度和特异性。
2018年，Ortega等
[30]开发了一种使用硫化铅量子点（PbS QDs）作为电化学标记来检测IgM抗体的电化学免疫测定法。该传感器通过在碱性介质中多巴胺自聚反应合成了负载PbS QDs的树枝状多巴胺颗粒（PbS@PDA），并将其与抗IgM抗体等识别元件偶联，作为电化学标记物，为后续检测提供定量的金属离子信号。在96孔酶标板孔内包被抗IgM抗体，形成固相捕获抗体层。向体系中加入靶标IgM，形成“固相抗体层-IgM-PbS@PDA-抗IgM”的三明治免疫复合物。经盐酸溶解PbS QDs后，使用差分脉冲阳极溶出伏安法（DPASV）检测溶解后的Pb
+产生的电信号，电流强度与IgM浓度呈正相关，从而实现对IgM的定量检测。该传感器对IgM的检测限为130 ng/mL，检测线性范围为0~500 ng/mL，加标回收率为88.5%~114%，可用于复杂生物样品中IgM抗体定量检测。与传统ELISA方法相比，该传感器具有操作简便、检测速度快、成本低，并且可应用于多种免疫测定。2019年，Ribeiro等
[31]构建了基于QDs的荧光免疫分析平台用于抗寨卡病毒（ZIKV）IgG抗体检测。该平台将3-巯基琥珀酸（MSA）稳定的CdTe QDs通过共价偶联抗IgG抗体形成生物偶联物，作为荧光探针；在聚苯乙烯检测板的小孔里涂抹ZIKV表面的关键蛋白“E蛋白”，用于捕获待测样本中的IgG抗体。检测过程中，将待测样本滴进聚苯乙烯检测板的小孔中，若样本中含有IgG抗体，则抗体会优先与小孔中的E蛋白结合；再向体系中加入QDs-抗IgG偶联物，偶联物会再和样本里的IgG结合，形成“E蛋白-IgG-量子点偶联物”的三明治结构；最后用荧光检测仪测小孔里的荧光强度，荧光越强，说明样本中的ZIKV IgG抗体含量越高。实验结果表明，该纳米平台对ZIKV特异性IgG抗体的检测灵敏度显著优于传统方法，其检测下限比已知免疫反应浓度阈值低100~200倍；所构建的生物偶联物可稳定保存至少4个月，且在复杂血清基质中仍保持高效检测性能。相较于ELISA法，该技术兼具更高灵敏度与操作简便性，同时表现出优异的抗干扰能力。作为首个基于QDs的ZIKV IgG荧光免疫分析方法，该平台不仅为ZIKV既往感染诊断提供了可靠工具，其模块化设计策略还可拓展至其他病毒疫苗接种后中和抗体动态监测领域，为评估群体免疫保护效力提供了高性价比的解决方案。2022年，Zheng等
[32]开发了一种基于SARS-CoV-2 B 细胞表位的荧光量子点生物传感器，通过将CdSe-ZnS QDs与筛选获得的高敏感性B细胞表位肽（Sepi1/Nepi1等）共价偶联，构建了QDs-多肽复合探针，检测新冠病毒抗体。该传感器利用抗体结合引发的FRET效应，导致608 nm处荧光发生特异性淬灭，荧光猝灭程度越大，说明待测样本中含有目标新冠病毒抗体含量越多。该传感器可在5 min内实现对抗体的定量检测，检测限达0.1 nmol/L；207例COVID-19康复者血清的检测结果显示，基于刺突蛋白表位Sepi1构建的检测体系阳性检出率达98.1%，相较于传统ELISA方法83.1%的新冠抗体阳性检出率，灵敏度提升了20%。该方法适用于现场快速评估群体免疫水平，为大规模血清学筛查提供高灵敏、高一致性的解决方案。2023年，Wang等
[33]开发了一种基于量子点的侧向流动免疫试纸条（QDs-ICA），用来快速、灵敏地检测人体内的新冠病毒抗体。该技术采用生物素-链霉亲和素系统的强结合力将刺突蛋白受体结合域（RBD）偶联至CdSe-ZnS QDs微球表面，形成“QDs-RBD”荧光探针。在试纸条检测线（T线）上喷涂血管紧张素转化酶（ACE2），用于模拟人体细胞上的受体；在质控线（C线）上喷涂能结合荧光探针的抗体，用来确认试纸是否有效。当样本中存在中和抗体时，抗体与试纸条T线上固定的ACE2竞争性结合荧光探针中的RBD，导致T线荧光强度降低，原理如
图2所示。通过读取检测样本和阴性对照时的T线与C线上的荧光强度值，并计算抑制率，定量检测中和抗体的浓度。经条件优化，该试纸条可在10 min内完成检测；临床验证显示：在208份血浆样本中，QDs-ICA的灵敏度为85.23%，特异性达92.50%；与传统ELISA结果高度相关，且和“金标准”PVNT呈中等相关。QDs-ICA解决了传统中和抗体检测方法中“慢、贵、操作复杂”的问题，同时该方法无须活病毒操作或复杂设备，适用于基层现场大规模疫苗效力评估及群体免疫监测。
QDs术在中和抗体检测领域已形成较为完善的体系，基于不同检测原理构建的传感器展现出丰富的技术路径。QDs作为新型半导体纳米材料虽然具有优异的光学特性，但对生物活性物质具有一定的毒性；同时，QDs的发光效率与其合成工艺有关，在实际应用中对其合成工艺具有高要求，导致规模化生产存在技术壁垒
[34]。并且，QDs应用于试纸条的制备时，需用紫外光源进行色泽变化的观察，相比于其他使用肉眼观察的即可得出检测结果的试纸条而言，增加了现场检测中的操作复杂度。这些特性限制使得QDs检测体系在临床转化过程中需要兼顾灵敏度的提升与实用性改进的平衡优化。
2.3 金属纳米材料传感器
金属纳米材料是指在纳米层面上具有独特性质的金属材料，其凭借在纳米层面所展现的独特的物理化学性能，已成为传感与分析领域的关键材料之一。其显著的优势包括具有很强的光吸收能力、强烈的表面等离子体共振（SPR）效应以及高效的表面增强拉曼散射（SERS）活性
[35]。如金纳米颗粒（AuNPs）和银纳米颗粒（AgNPs）能够极大地增强光学传感信号，并能显著提升检测灵敏度和特异性。金属纳米材料在化学和生物医学检测和分析中具有不可替代的重要应用价值
[36-37]。除卓越的光学性能外，此类纳米材料还具有良好的导电性、高比表面积以及易于功能化修饰等特性，常应用于构建高性能的电化学传感器中
[38-39]。
2020年，Huang等
[40]建立了一种基于胶体金纳米颗粒的侧流层析测定法（AuNPs-LF），用于SARS-CoV-2的IgM抗体的快速现场筛查。该方法采用间接免疫层析原理，通过优化pH和抗体量制备高分散的抗人IgM-AuNPs探针。在硝酸纤维素膜上包被SARS-CoV-2核蛋白（NP）作为测试线，羊抗鼠IgG作为质控线。当血清样本中有IgM时，会与AuNPs探针形成NP-IgM-AuNPs复合物，被测试线上的抗原捕获产生肉眼可见的红色条带。临床验证显示，在最佳条件下，检测新冠患者血清时，灵敏度可达100%，特异性为93.3%，与RT-PCR结果呈高度一致。该方法所构建的传感器，可在15 min内完成检测，成本低廉，能够显著降低医护人员呼吸道样本采集风险，适用于基层医疗机构的疫情紧急筛查。2022年，针对SARS-CoV-2中和抗体定量检测的迫切需求，Duan等
[41]构建了一种基于铕纳米颗粒（EuNPs）的双检测荧光免疫层析法（DFIA），用于定量检测SARS-CoV-2刺突蛋白RBD-ACE2阻断中和抗体，原理如
图3所示。该方法通过双反向链接信号的比率算法实现自校准：在测试线T1上涂有ACE2蛋白，可与RBD-EuNPs探针中RBD结合，此时测试线上的荧光信号强度与中和抗体浓度呈负相关；在测试线T2上涂有抗人免疫球蛋白，用于识别血清样本中的中和抗体，与荧光探针形成“EuNPs-RBD-中和抗体-抗人免疫球蛋白”复合物，此时T2线上的信号强度与中和抗体浓度呈正相关。利用比率算法（R=T2/（T1+T2））处理双信号，显著提升检测性能，使传感器的动态线性范围扩至12.5~1000 IU/mL，检出限仅7.6 IU/mL，远低于传统单信号检测方法，且同一批变异系数低至15%，不同批次间差异小，结果可靠。临床验证显示，对14份阴性样本无假阳性，23份康复期血浆检出22份阳性；与商业化ELISA试剂盒对比266份临床血清，总体符合率达90.98%。该自校准DFIA为评估SARS-CoV-2感染免疫应答及疫苗效力提供了高精度、宽动态范围的现场快速定量方案。2022年，Lorenzen等
[42]将新冠病毒的小片段核蛋白固定在经AuNPs修饰的聚3，4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）传感器底座上，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液作为信号探针，构建了阻抗免疫传感器。该传感器依据抗原抗体的特异性结合，当待测血清样本中有新冠病毒抗体时，抗体会和传感器底座上的抗原特异性结合，形成“底座-抗原-抗体”的三明治结构，空间位阻效应，阻碍检测体系中的信号探针和传感器表面接触，导致传感器的电荷转移电阻（RCT）变大；如果是没感染过的阴性血清，几乎没有特异性结合，电阻变化很小。最后用阻抗仪测RCT的变化，实现对新冠病毒抗体的定性定量检测。该传感器以“导电聚合物-金纳米颗粒”复合体系为核心构建的检测平台，凭借其协同增强的电化学响应特性，实现了对新冠病毒抗体的快速、高灵敏检测。该平台不仅可通过特异性抗原-抗体相互作用精准鉴别受检者是否存在新冠病毒感染史，还能基于RCT与抗体浓度的线性关联特性，对样本中抗体水平进行半定量分析，为新冠病毒大规模血清学筛查及疫苗接种后机体免疫应答效果评估提供了兼具实用性与可靠性的技术支撑。
金属纳米材料传感器凭借其独特的光学与电学性质，展现出高灵敏度与优异特异性等显著检测优势。其固有的纳米尺度特性还赋予传感器良好的便携性。然而，此类传感器的构建仍面临关键挑战：一方面，为获得性能优异且尺寸均一的纳米材料，其合成工艺往往条件严苛且步骤复杂，需精确控制反应参数；另一方面，作为常用传感元件的贵金属纳米材料（如AuNPs、AgNPs），其原材料成本相对较高，制约了规模化应用。
2.4 金属氧化物纳米材料传感器
金属氧化物纳米材料（MONs）凭借其纳米尺度特性，展现出高比表面积、高迁移率、优异的热稳定性和机械稳定性等独特理化性质
[43-45]。这些性质赋予MONs催化、磁性、荧光猝灭及介电等多种功能。在传感领域，MONs作为信号转导元件或目标识别元件，已成功用于磁性、电学及光学传感器的构建。
2021年，Rahmati等
[46]设计了一种基于SARS-CoV-2刺突蛋白-氢氧化镍纳米颗粒（Ni（OH）
2NPs）生物偶联物修饰的丝网印刷碳电极（SPCE）的电化学免疫传感器，用于超灵敏检测SARS-CoV-2中和抗体。通过在SPCE表面电沉积Ni（OH）
2NPs以提高刺突蛋白负载量，向检测体系中加入待测样本溶液，若溶液中含有SARS-CoV-2中和抗体，则会在电极表面形成“抗体-刺突蛋白”复合物，阻挡电极与溶液中信号探针的电子传递通道，利用DPASV等技术检测信号探针的电子传递效率，信号探针的传递效率与中和抗体的浓度呈负相关。在最优实验条件下，该传感器对SARS-CoV-2中和抗体的检测线性范围为1×10
-6 ng/mL~1×10
3 ng/mL，检测限低至3×10
-7 ng/mL，检测时间仅需20 min，在真实血清样本中加标回收率达99%~103%，且与ELISA结果一致，具备高灵敏度、特异性、稳定性及便携性，可用于血清学检测和早期疾病诊断。2023年，Li等
[47]为克服核酸检测假阴性率高，需重复检测的缺点，同时发挥血清抗体检测的补充价值，开发了一种基于Fe
3O
4-AgMBA@Au纳米颗粒的比色和拉曼双模式LFIA方法，用于高灵敏检测SARS-CoV-2的N蛋白抗体，原理如
图4所示。该探针通过静电组装将负载4-巯基苯甲酸（MBA）的银核金壳纳米颗粒（Ag@Au）固定在Fe
3O
4磁珠表面，使荧光探针兼具磁性分离与信号放大功能，再对荧光探针进行免疫功能化处理，将SARS-CoV-2 N蛋白偶联到纳米颗粒表面，合成免疫功能化纳米颗粒。将待测样本与荧光探针混合后，若待测样本中含有N蛋白抗体，荧光探针会与N蛋白抗体结合，通过磁分离技术将荧光探针-N蛋白抗体复合物分离出来，去除杂质，这种磁性预纯化步骤能够有效消除血清基质干扰；将纯化后的液体滴入试纸条，若试纸条的T线显为深灰色，说明待测样本中含有N蛋白抗体，同时使用拉曼仪检测T线信号，能够实现N蛋白抗体的定量检测。双模式侧向层析免疫检测方法较比色模式灵敏度提升3个数量级，且较单一Ag@Au探针的S蛋白抗体检测灵敏度提高约6倍。经方法学验证显示批内/批间变异系数分别为8.0%和11.7%，对非目标抗体无交叉反应。临床验证显示，在107例临床血清样本检测中，成功区分49例强阳性、18例弱阳性及40例阴性，证实其在疫情监控及疫苗效力评估中的实用价值。
金属氧化物传感器相较于传统检测方法，显著提升了检测灵敏度，并能实现更快速、更准确的响应。特别是随着连续多孔结构的三维金属氧化物纳米材料的开发，在保留了金属氧化物良好的稳定性与选择性等固有属性的同时，大幅提高了材料的孔隙率和比表面积。这种结构特性暴露了更多的活性位点，增强了分析物与敏感材料的相互作用，从而展现出了更广阔的应用潜力，并拓宽了传感器在环境监测、生物医学检测等领域的应用范围
[48-49]。
2.5 碳纳米材料传感器
碳纳米材料是指分散相尺寸至少有一维小于100 nm的碳材料。碳纳米材料主要包括3种：碳纳米管（CNT）、碳纳米纤维（CNFs）、纳米碳球。碳元素因其与生物的密切关联及重要性，赋予碳纳米材料独特的磁性与光学特性、优异的化学多功能性、良好的可操作性以及生物相容性，这些特性使其成为化学性质稳定的理想传感平台
[50]。在传感器的应用中，碳纳米材料一方面可作为传感器的核心载体，直接承载后续关键检测组件的同时又能保证电极的导电性；另一方面，由于碳纳米材料的微观结构和特性，可进一步优化传感器的检测性能，提升检测的灵敏度和稳定性。
2018年，Palomar等
[51]构建了一种基于碳纳米管（CNT）沉积物的电化学阻抗免疫传感器，创新性地利用电聚合聚吡咯-NHS复合薄膜共同锚定登革热病毒NS1糖蛋白作为生物受体，实现了对登革热NS1抗体的高灵敏、定量阻抗检测，原理如
图5所示。该传感器利用目标抗体与固定化NS1糖蛋白的特异性结合引起电极界面阻抗变化，从而实现定量检测。在优化条件下，该传感器在缓冲液中对登革热NS1抗体的检测限低至10
-13 g/mL，检测线性范围为10
-13~10
-5 g/mL；在复杂基质中仍保持较低检出限与宽线性范围。该方法利用电化学阻抗谱（EIS）和循环伏安法（CV）系统验证了各修饰步骤的有效性，证实了CNT沉积物通过提升电极导电性和比表面积显著增强电子传递效率，是其抗基质干扰及实现高灵敏检测的核心基础。2022年，Ju等
[52]成功开发了一种基于聚集诱导发射碳点（AIE-CDs）的荧光LFIA平台，通过高效偶联SARS-CoV-2 S蛋白与AIE-CDs构建双荧光发射探针（450 nm蓝光与600 nm红光），实现了对SARS-CoV-2特异性IgM和IgG抗体的同步高灵敏检测。该平台基于“抗原-抗体-二抗”夹心免疫反应机制，当目标抗体（IgM/IgG）被特异性捕获时，AIE-CDs 探针在测试线（T线）富集，其红光发射强度（591 nm）与抗体浓度呈正相关，可有效实现信号的显著放大。经实验验证，该方法展现出极高的灵敏度，检测限低至100 pg/mL，检测线性范围宽为100 pg/mL~100 μg/mL，显著优于传统胶体金试纸条。采用双发射峰荧光强度比值作为内置参比，有效校准环境干扰，显著提升了检测的可靠性和抗干扰能力。在实际血清样本测试中，该试纸条对流感病毒抗体无交叉反应，表现出了优异的高选择性，为POCT诊断提供了高精度、低成本的解决方案。
基于碳纳米材料的传感器，凭借其优异的机械柔性、可延展性及热稳定性，成为开发可穿戴设备和实现原位快速检测的理想平台。然而，此类传感器的广泛应用仍面临显著挑战：一方面，高质量碳纳米材料的制备成本相对较高；另一方面，在加工和处理过程中，碳纳米管、石墨烯等材料可能产生亚微米级粉尘，存在操作人员吸入暴露的风险，对职业人群可能构成潜在威胁。
3 结论与展望
本文综述了不同种类的纳米材料构建检测中和抗体的研究进展，其代表检测性能参数对比汇总见
表1。典型实例分析表明，与传统检测方法相比，纳米材料传感器可显著提升检测中和抗体的灵敏度，具备实现便携式现场快速检测的应用潜力，以及多模式联用潜力等优势。这些特性赋予其在疫苗效力评估、传染病监测以及群体免疫能力筛查中重要的应用价值。
尽管纳米材料凭借其独特的物理和化学性质，在传感器构建及检测应用中受到广泛关注，但其实际应用仍面临材料安全性与检测技术两方面的挑战。在材料安全性层面，QDs探针的生物毒性问题，贵金属纳米材料高昂的制备成本，以及碳纳米材料加工过程中可能产生具有健康风险的粉尘等固有特性，限制了其推广应用。在检测技术层面，现有方法普遍存在多病毒高通量检测能力不足，以及检测结果易受随机因素干扰等问题。
未来该领域的发展应聚焦以下方向：（1）高性能、低毒性纳米探针的理性设计。通过表面修饰、功能化改性和核壳结构优化（如REEs-UCNPs），降低量子点、贵金属及碳纳米材料的生物毒性与成本，同时提升荧光量子产率与化学稳定性，发展兼具高灵敏度、低成本与优异生物安全性的新型纳米探针。（2）高通量、多重抗体同步检测平台的构建。集成多色荧光编码、电化学条形码或微阵列分区等技术，开发能够同时检测多种病毒（或变异株）中和抗体的集成系统，并与智能手机读取装置联用，实现现场条件下的快速、多重、高通量筛查。（3）多模态融合传感体系的开发。将荧光信号与表面增强拉曼散射（SERS）、电化学、光热等信号模式有机整合，构建抗干扰能力强的多模态融合传感平台，有效消除复杂生物基质中的随机干扰与背景噪音，同步提升检测的准确性、重现性和动态范围。（4）智能化、标准化检测系统的集成与应用。推动纳米材料传感器与微流控、自动化分析及人工智能算法相结合，开发从样本输入到结果输出的全流程标准化检测体系，实现疫苗效力评估、传染病防控及群体免疫监测的智能化、网络化管理。
总体而言，纳米材料传感器为中和抗体检测提供了从分子识别到信号转化的创新思路，通过在上述四个方向上的持续突破，该类传感器有望在传染病防控、疫苗评估及群体免疫水平监测中发挥核心支撑作用。
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