随着奥密克戎变异株在中国多省市疯狂席卷，新冠疫情的紧张气氛再度升温。为了进一步优化新冠病毒检测策略，服务疫情防控需要，国务院于3月10日紧急颁布《新冠病毒抗原检测应用方案》，在核酸检测基础上，增加抗原检测作为补充。
目前获批的产品都是基于侧向免疫层析技术进行开发的。小小一张试纸条从可见的硬件到肉眼不可见的试剂，都蕴含着缜密的设计和高品质的原料。解构侧向层析检测各个部件，大致可分为如下四类：侧向层析膜材、检测系统标记物、抗体及辅助试剂。作为辅助试剂之一的表面活性剂因其物理、化学性质差异，对层析试纸条的亲水性、跑板速度、灵敏度、特异性、均一性和稳定性都有着不可忽视的影响。
表面活性剂
是两性分子，包含极性的长亲脂性烃基（尾部）或带电荷的亲水基团（头部）（图1），能够降低水的表面张力。
图1 表活剂两性分子
与纯极性或非极性分子不同，两性分子在水性介质中表现出独特的性质。它们的极性基团与水分子形成氢键，而烃链由于疏水相互作用而聚集。在低浓度下，表面活性剂在水中以单体形式存在，当浓度足够高时，即达到临界胶束浓度(CMC)时，单体自发形成非共价聚集物，成为胶束。
表面活性剂的分类
1. 离子表面活性剂
离子表面活性剂含有阴离子或阳离子头部基团并具有净电荷。它们的疏水尾部是直烃链（如十二烷基硫酸钠（SDS）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB））或刚性甾体基团（如胆汁酸盐）。离子表面活性剂胶束的尺寸取决于侧链的疏水引力与离子基团的排斥力的综合作用。因此，通过增加反荷离子的浓度来中和头部基团的电荷，将导致胶束尺寸变大。胶束尺寸也会随烷基链长度的增加而增加。离子表面活性剂对于膜蛋白的溶解非常有效，但几乎都会导致一定程度的变性。
图2 十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵
胆汁酸盐是一种阴离子表面活性剂，其主链由刚性甾体基团组成，如胆酸钠盐和脱氧胆酸钠盐。这些分子的平面结构使其具有一个极性面和一个非极性面；因此，它们的CMC较高，胶束较小，使其易于通过透析去除。胆汁酸是相对温和的表面活性剂，其灭活作用通常低于具有相同头部基团的直链表面活性剂。游离胆汁酸单体的pKa值约为5-6，并且在低pH值下具有有限的溶解度。然而，胆汁酸的缀合会降低pKa，并且会在任何给定pH下产生更大比例的离子化分子。由于胆汁酸的离子化盐形式比质子化酸形式更易溶于水，因此其缀合增强了在低pH环境中的溶解度。
图3 牛磺胆酸钠盐水合物
2. 非离子表面活性剂
非离子表面活性剂含有不带电的亲水头部基团，其由聚氧乙烯部分（如BRIJR和TRITON™表面活性剂）或糖苷基团（如辛基葡糖苷和十二烷基麦芽糖苷）组成。由于非离子表面活性剂会破坏脂质-脂质和脂质-蛋白质相互作用，但不会破坏蛋白质-蛋白质相互作用，所以其被认为是非变性表面活性剂。正因如此，它们被广泛用于分离生物活性形式的膜蛋白。与离子表面活性剂不同，盐对非离子表面活性剂的胶束尺寸影响很小。
具有聚氧乙烯头部基团的表面活性剂可能包含化学通式为CnH2n+1(OCH2CH2)xOH的烷基聚乙烯，或位于烷基链和醚基之间的苯环。TRITON™ X-100表面活性剂属于后者。应注意，含芳环的表面活性剂在紫外区域具有光吸收，这可能会干扰在280 nm处的蛋白质分光光度监测。这些表面活性剂还有氢化形式可供选择，其通过还原芳环而消除紫外吸收。
图4 TRITON™ X-100 和Brij® L23
但是，这种还原制剂中可能存在少量未反应的物质。含有脂质疏水基团的市售聚氧乙烯表面活性剂可以取代某些应用中的芳香族聚氧乙烯。例如，在紫外不可见性比较重要的应用中，TERGITOL™ 15-S-9、TERGITOL™ TMN-10、聚氧乙烯月桂醇醚和聚乙二醇10十三烷基醚通常可替代TRITON™ X-100。这些表面活性剂具有脂质疏水基团，因此在紫外区域无明显光吸收。
尽管聚氧乙烯比合成非离子表面活性剂（如烷基糖苷）具有明显的成本优势，但后者仍是许多应用的首选表面活性剂，主要有两个原因。第一，合成非离子表面活性剂的成分和结构均匀。第二，含有不同烃链和极性糖基团组合的几种烷基糖苷变体易于合成为纯净物形式。烷基糖苷具有连接至葡萄糖、麦芽糖或蔗糖头部基团的各种烷基链，使其在物理化学性质方面具有微小差异，这种差异可用于膜蛋白的选择性增溶。
3. 两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂兼具离子和非离子表面活性剂的特点。与非离子表面活性剂一样，两性离子表面活性剂不具有净电荷，缺乏导电性和电泳迁移率，并且不与离子交换树脂结合。但是，与离子表面活性剂一样，它们能够有效破坏蛋白质-蛋白质相互作用。甾体类两性离子表面活性剂，如CHAPS，比直链两性离子表面活性剂（如，十二烷基二甲基二胺氧化物）的变性能力弱。
图5 3-[3-(胆酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸水合物(CHAPS)
表面活性剂选择指南
目前市面上有大量的表面活性剂，选择合适的表面活性剂对于稳定工艺体系至关重要，以下几点建议希望给您些参考，。
• 查阅文献并尝试一种曾被用于分离和表征具有相似生化或酶学特性的蛋白质的表面活性剂；
• 考虑表面活性剂在工作温度下的溶解度。
• 考虑表面活性剂的去除方法。
• 为保留生物或酶活性，可能需要对多种表面活性剂进行试验。
• 考虑下游应用。
• 考虑表面活性剂纯度。
• 对于应避免DNA酶、RNA酶和蛋白酶等污染物的研究，有多种分子生物学级别的表面活性剂供选择；
• 无毒表面活性剂优于有毒表面活性剂。
• 由于一些未知的原因，特定表面活性剂通常更适用于一些特定分离程序。
• 有时很难找到一种既适合溶解也适合分析指定蛋白质的最佳表面活性剂。在这种情况下，通常可以先用一种表面活性剂溶解蛋白质，然后改用另一种对分析干扰最小的表面活性剂来分析蛋白质；
• 某些情况下，已观察到在分离缓冲液中添加含非去污磺基酸甜菜碱(NDSB)的表面活性剂，可显著改善膜蛋白的溶解；
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