抗生素保障着人类健康，但它们在水环境中的广泛残留，已成为不容忽视的新兴污染源。这些残留抗生素不仅对藻类、水蚤、鱼类构成直接毒性威胁（导致生长受阻、畸形、免疫力下降），更会扰乱微生物生态平衡，加速危险的抗生素耐药性（AMR）在全球的传播——2019年，耐药性已导致全球近500万人死亡。面对如此严峻的环境与健康风险，全球（如欧盟“同一健康”计划）和中国（如《重点管控新污染物清单》）政策都强调：必须加强对抗生素的监测与管控。然而，精准锁定水体抗生素的污染“热点”和“高峰时刻”进行风险评估，急需海量、高时空分辨率的监测数据支撑。目前依赖的检测“金标准”——质谱技术（MS），虽然精准灵敏，但仪器昂贵、操作复杂、耗时漫长，难以应对大规模样品分析的需求，成为精准管控的瓶颈。

北京师范大学余刚院士、凌力教授团队的研究深入论证了酶联免疫吸附测定（ELISA）作为破解这一瓶颈的关键技术潜力。其核心优势在于卓越的高通量分析能力，借助自动化工作站（如LEPU, Tecan, Hamilton），ELISA能够实现每日3800至37,000次的检测通量。以一个需每月分析3000份高时空分辨率样品的监测方案为例，即使分析30种抗生素，ELISA最短仅需3天，效率比质谱方法（约需62天）最高可提升250倍。与此同时，其成本效益极其突出，单次检测成本仅约1.8美元，完成上述大规模监测方案的总成本远低于质谱方案，设备投入也显著降低。技术的成熟度为高通量应用提供了坚实保障，目前市场已有覆盖β-内酰胺类、氟喹诺酮类、磺胺类、四环素类等主要抗生素的97种商业可用试剂盒；自动化流程大幅减少人工操作和误差，确保结果重现性；结合固相萃取（SPE）富集预处理，检测限可低至0.125 ng/L，且大量研究证实其定量结果与质谱方法具有良好一致性（R²>0.9）。基于此，研究团队提出高效的“ELISA-MS联用”策略，利用ELISA对海量样品进行快速初筛，仅对少量“阳性”样品进行质谱确证定量，可显著节省总时间和成本。此外，ELISA的低设备依赖性和操作简便性，使其易于集成到便携式或野外部署设备中，结合微流控芯片技术，为远离实验室的现场快速准确定量提供了可能。尽管未来仍需在标准化定量流程（消除基质效应）和微流控集成等方面持续优化，本研究已充分证明ELISA是应对大规模环境抗生素监测挑战的强大且现实可行的工具，为精准绘制污染图谱、评估风险并制定防控策略提供了高通量解决方案。

该研究成果发表在期刊Emerging Contaminants上。

文章信息

Unleashing the power of receptor-based assay on high-throughput detection: Assessing the feasibility of enzyme-linked immunosorbent assay on large-scale antibiotic monitoring. 

Yun Yang, Jinxin Wang, Lulu Li, Haofei Yang, Yu Quan, Jason Jia Shun Liao, Wei Ouyang, Gang Yu, Li Ling*

Emerging Contaminants, 11 (2025) 100511.

https://doi.org/10.1016/j.emcon.2025.100511

期刊简介

Emerging Contaminants是世界领先的研究解决由新兴污染物引起的环境污染问题及其解决方案的期刊，该刊入选2020年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。

Emerging Contaminants所有文章将经过严格的同行评审，一经收录将发表在月活用户超过1700万的ScienceDirect平台，供领域内的学者、及全球读者免费阅读、下载及引用。

目前，期刊已被ESCI、Scopus、DOAJ等数据库收录。

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