亞利桑那州立大學(xué)（Arizona State University）研究團(tuán)隊(duì)近日研發(fā)出一款全新診斷工具——納米顆粒支持的快速電子檢測(cè)系統(tǒng)（NasRED, Nanoparticle-Supported Rapid Electronic Detection），有望徹底改變新冠、埃博拉、艾滋病、萊姆病等傳染病的檢測(cè)方式。該方法僅需一滴血、成本約2美元、15分鐘即可出結(jié)果，并且準(zhǔn)確度媲美甚至超越實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。相關(guān)成果已發(fā)表在《ACS Nano》期刊。

低成本高靈敏度，適用于全球多場(chǎng)景

與現(xiàn)有的PCR或ELISA檢測(cè)相比，NasRED無(wú)需昂貴設(shè)備和專業(yè)培訓(xùn)，即可在偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村診所或大型城市醫(yī)院直接使用。該設(shè)備將快速檢測(cè)的便捷性與實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的靈敏度結(jié)合在一起。
“我們做到了快速抗原檢測(cè)的速度和易用性，同時(shí)靈敏度甚至優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，這非常難得?！毖芯控?fù)責(zé)人王超（Chao Wang）教授表示。

應(yīng)對(duì)傳染病蔓延的“利器”

全球每年因傳染病導(dǎo)致的死亡人數(shù)超過(guò)1000萬(wàn)例，其中低收入國(guó)家受影響最為嚴(yán)重。而診斷延遲或錯(cuò)誤每年在美國(guó) alone 就導(dǎo)致近80萬(wàn)人死亡或致殘。昂貴的檢測(cè)、專業(yè)人員短缺以及耗時(shí)的流程，常常讓早期干預(yù)的機(jī)會(huì)流失。
NasRED便攜、廉價(jià)且易用，能讓一線醫(yī)護(hù)在最短時(shí)間內(nèi)鎖定病原，從而在疫情擴(kuò)散前采取措施。

“納米金”是核心

NasRED的核心是經(jīng)過(guò)功能化修飾的納米金顆粒。研究人員將其表面包裹上特異性分子：

• 一部分?jǐn)y帶抗體，可精準(zhǔn)捕獲由病毒或細(xì)菌釋放的蛋白；

• 另一部分?jǐn)y帶抗原，可吸附人體在感染時(shí)產(chǎn)生的抗體。

檢測(cè)過(guò)程只需加入血液、唾液或鼻液等微量樣本。如果存在病原，納米顆粒會(huì)沉降到底部，使上層液體更清澈；LED光束穿透液體時(shí)的光強(qiáng)變化，即可由定制的電子探測(cè)器讀取，幾秒內(nèi)完成信號(hào)分析。

靈敏度提升至“阿托摩爾”級(jí)別

實(shí)驗(yàn)顯示，NasRED比ELISA靈敏約3000倍，樣本需求減少16倍，檢測(cè)速度快約30倍，最低可檢測(cè)到阿托摩爾（attomolar）級(jí)別的目標(biāo)分子——相當(dāng)于在20個(gè)奧運(yùn)泳池的水中發(fā)現(xiàn)一滴墨水。
目前，NasRED已在埃博拉、新冠病毒顆粒、志賀毒素大腸桿菌、阿爾茨海默病相關(guān)蛋白、萊姆病以及非洲豬瘟等方面展示了適配性。

未來(lái)可擴(kuò)展到家庭檢測(cè)與腫瘤早篩

團(tuán)隊(duì)正致力于進(jìn)一步小型化和自動(dòng)化，未來(lái)或可發(fā)展成家庭自測(cè)工具，且靈敏度和適用范圍將遠(yuǎn)超現(xiàn)有家用檢測(cè)盒。其潛力不僅限于傳染病，還可能覆蓋癌癥早篩、慢病實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、公共衛(wèi)生威脅的快速預(yù)警等領(lǐng)域。

王超教授近期獲得“Bay Area Lyme Foundation Emerging Leader Award”，計(jì)劃利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)萊姆病的早期精準(zhǔn)檢測(cè)。

這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，有望在全球范圍內(nèi)大幅縮短診斷時(shí)間、降低檢測(cè)成本，并提升早期干預(yù)的可能性，真正成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的“游戲規(guī)則改變者”。

參考文獻(xiàn)：Yeji Choi et al, Nanoparticle-Supported, Rapid, and Electronic Detection of SARS-CoV-2 Antibodies and Antigens at the Subfemtomolar Level,?ACS Nano?(2025).?DOI: 10.1021/acsnano.5c12083

編輯：周敏

排版：李麗