华盛顿大学研制出高灵敏度侧向流动检测试纸条

快速检测
2023-02-24

侧向流动检测试纸条因为简便易用性、速度快而备受赞誉,但人们对试纸条检测的准确度、灵敏度一直都很诟病,特别是在新冠检测方面,灵敏度不够。


而最近,圣路易斯华盛顿大学的一组研究人员通过将一种新粒子集成到传统的侧向流动检测试纸条中,解决了灵敏度这个问题。该团队发明了等离子体与活性抗体结合的荧光金纳米棒,或等离子体荧光,其亮度是传统荧光团的近7000倍,为检测病原体的存在提供了更大的空间。


研究人员最初专注于在实验室测试中应用等离子荧光,但随着新冠疫情的持续,他们认识到需要在护理点POC使用更灵敏的侧向流动检测。当研究人员将该方法转化为侧向流动检测时,研究人员认为,通过将许多横向侧流测试中使用的胶体金纳米颗粒与等离子体荧光进行交换,可以保持检测结果几乎相同。


这样做的好处是,只需要100个等离子的荧光就能够产生可检测的信号,而胶体金纳米颗粒则需要大约100万个


该领域早就知道等离子体结构可以放大荧光,但许多研究人员试图在等离子体结构的基础上实施新的检测,而不是在现有测试中使用它们。相反,华盛顿大学的团队决定“简单地创建一个最终放大信号的标签,而不是要求他们改变整个检测方案。”


本月早些时候发表在《自然·生物医学工程》上的一篇论文表明,在研究人员开发的横向流动测试中,等离子荧光既充当比色报告,又充当荧光报告。该论文称,该团队优化了荧光检测白细胞介素-6、SARS-CoV-2 S1抗体和SARS-CoV-2核衣壳蛋白,并用血浆、血清和鼻咽样本验证了测试。该团队此前在2020年发表在《自然·生物医学工程》上的一篇论文中解释了荧光的发展。


通过使用它们作为比色报告,等离子荧光提供了一个视觉结果,表明样品是阳性还是阴性,类似于传统的横向流动测试,具有同等的灵敏度。然而,通过使用扫描仪检测荧光,荧光可以提供定量测量,在寻找特定生物标志物(如白细胞介素-6)的浓度时非常有用。扫描仪还显著提高了测试的灵敏度。


对于白细胞介素-6,荧光测试显示,与传统的基于金颗粒的比色测试相比,检测极限提高了1785倍。


当检测SARS-CoV-2抗体时,在79个样本中,等离子荧光检测的灵敏度为96%,同时也显示出100%的特异性。研究人员指出,与传统的夹心ELISA检测相比,荧光检测的检测极限提高了165倍。


同时,当用荧光扫描仪检测SARS-CoV-2抗原时,19个样本的灵敏度为95%。研究人员将荧光法测试与比色法测试以及Becton Dickinson的BD Veritor抗原测试进行了比较,这两种测试在相同的19个样本中的灵敏度均为42%。研究人员随后对另外16个Delta变异株样本和17个Omicron变异株样本进行了检测,结果发现,除一个样本外,其余样本都被检测到。


尽管增加了读取设备,跟传统抗原测试失去了一些便利性,但灵敏度提高和提供定量结果能力的提高是值得的。


在某些情况下,特别是在涉及传染病时,用户希望得到阳性或阴性结果,但在许多其他应用中,定量测量是重要的,例如在肾脏疾病中。肾脏疾病是研究人员正在研究该方法的应用之一。


在最新的一篇论文中,研究人员使用了台式荧光扫描仪和便携式阅读器,这种扫描仪需要4小时才能返回结果,而便携式阅读器则需要20分钟就能返回结果。这款便携式扫描仪价格约为1429美元,可以多次使用。研究人员表示,可以用较便宜的部件进行小型化和优化,从而将价格降至300美元左右。该团队还希望进一步使阅读器小型化,可能将其缩小到可以连接到智能手机的尺寸。


研究人员未来的一个目标是,看看能否将RNA检测和抗原检测结合在一条横向流条上,以确定患者是否不仅受到感染,还确定是否有传染性。他们还瞄准了其他疾病,尤其是性传播感染,这一领域缺乏可靠的抗原测试,大多数现有测试的灵敏度都很差。


结核病是该团队关注的另一个领域,因为许多中低收入国家都需要准确、低成本的结核病检测。


该技术已被授权给Aurmagent Biosciences,该公司正在使用该技术开发一个综合即时检验POCT平台。


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