Biosens. Bioelectron. | 纳米酶试纸条实现新冠快速高灵敏核酸检测

2022年10月31日11:42:17 科学 1982

Biosens. Bioelectron. | 纳米酶试纸条实现新冠病毒的快速、高灵敏核酸检测

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*本文首发于“纳米酶Nanozymes”公众号，2022年10月18日

*编辑：杜江

由SARS-CoV-2导致的新冠肺炎疫情依旧在全球肆虐，对人类的健康、生活和经济产生严重影响。快速、高灵敏地筛选出阳性患者并及时隔离是控制疫情的有效手段。基于逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）的核酸检测比抗原和抗体检测具有更高的灵敏度和特异性，是目前新冠检测的金标准。然而，该方法耗时较长、而且需要专业人员在生物安全实验室进行操作，不利于偏远地区和低收入国家的大规模开展，也无法用于居家自测。为了解决这一问题，发展一种简单、快速、低成本和高灵敏的即时检测技术对于新冠病毒的检测和预防至关重要。

阎锡蕴院士团队一直致力于纳米酶（一类蕴含酶学特性的纳米材料）的开发和应用研究，研发的纳米酶试纸条实现了对埃博拉和新冠病毒抗原的快速、高灵敏检测（Biosensors and Bioelectronics, 2015, 2021）。在此工作基础上，我们将纳米酶试纸条与重组酶聚合酶等温扩增技术结合，用于新冠核酸的快速、高灵敏检测（Biosensors and Bioelectronics, 2022），示意图如下。等温扩增技术可在39℃、20分钟条件下对新冠病毒核酸进行扩增，通过引物标记使扩增产物带上生物素和地高辛。试纸条的质控线处喷涂有生物素-牛血清白蛋白复合物，检测线处有抗地高辛抗体，FeS2纳米酶上修饰有链霉亲和素构成纳米酶探针。当存在新冠扩增产物时，该产物一端的生物素会与纳米酶探针结合，随后被检测线处的地高辛抗体捕获，使检测线显示出纳米酶的颜色。过量的纳米酶探针进一步与质控线结合。检测线及质控线处的纳米酶发挥其高过氧化物酶活性催化底物TMB进行显色，从而放大信号、提高检测灵敏度。

图一. 纳米酶试纸条实现病毒核酸检测的原理

该方法可在36分钟内对新冠核酸进行检测，灵敏度达200 copies/mL，接近RT-PCR的水平。

图二.纳米酶试纸条检测SARS-CoV-2的核酸

使用该方法对HPV-16的临床样本进行检测，结果与RT-PCR的诊断结果完全一致，证明该方法的通用性和可靠性。

图三.纳米酶试纸条检测HPV-16临床样本的核酸

重要的是，在以往纳米酶试纸条的研究中，通常需要使用有毒性的DAB作为催化底物，而该工作研发的FeS2纳米酶，由于其独特的催化性能使得试纸条可使用无毒的TMB作为催化底物并实现信号的放大和灵敏度的提高。该技术不仅将纳米酶试纸条的应用范围从蛋白检测扩展到核酸检测，而且在发展新冠和其他病毒的POCT诊断技术中具有很大的潜力。

中国科学院生物物理研究所的阎锡蕴院士、段德民研究员和高利增研究员为本文的通讯作者，孟祥芹博士、邹思家硕士生为本文的共同第一作者。

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审阅：程远

编辑：王建森