Biosens. Bioelectron. | 納米酶試紙條實現新冠快速高靈敏核酸檢測

2022年10月31日11:42:17 科學 1982

Biosens. Bioelectron. | 納米酶試紙條實現新冠病毒的快速、高靈敏核酸檢測

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*本文首發於“納米酶Nanozymes”公眾號，2022年10月18日

*編輯：杜江

由SARS-CoV-2導致的新冠肺炎疫情依舊在全球肆虐，對人類的健康、生活和經濟產生嚴重影響。快速、高靈敏地篩選出陽性患者並及時隔離是控制疫情的有效手段。基於逆轉錄聚合酶鏈式反應（RT-PCR）的核酸檢測比抗原和抗體檢測具有更高的靈敏度和特異性，是目前新冠檢測的金標準。然而，該方法耗時較長、而且需要專業人員在生物安全實驗室進行操作，不利於偏遠地區和低收入國家的大規模開展，也無法用於居家自測。為了解決這一問題，發展一種簡單、快速、低成本和高靈敏的即時檢測技術對於新冠病毒的檢測和預防至關重要。

閻錫蘊院士團隊一直致力於納米酶（一類蘊含酶學特性的納米材料）的開發和應用研究，研發的納米酶試紙條實現了對埃博拉和新冠病毒抗原的快速、高靈敏檢測（Biosensors and Bioelectronics, 2015, 2021）。在此工作基礎上，我們將納米酶試紙條與重組酶聚合酶等溫擴增技術結合，用於新冠核酸的快速、高靈敏檢測（Biosensors and Bioelectronics, 2022），示意圖如下。等溫擴增技術可在39℃、20分鐘條件下對新冠病毒核酸進行擴增，通過引物標記使擴增產物帶上生物素和地高辛。試紙條的質控線處噴塗有生物素-牛血清白蛋白複合物，檢測線處有抗地高辛抗體，FeS2納米酶上修飾有鏈霉親和素構成納米酶探針。當存在新冠擴增產物時，該產物一端的生物素會與納米酶探針結合，隨後被檢測線處的地高辛抗體捕獲，使檢測線顯示出納米酶的顏色。過量的納米酶探針進一步與質控線結合。檢測線及質控線處的納米酶發揮其高過氧化物酶活性催化底物TMB進行顯色，從而放大信號、提高檢測靈敏度。

圖一. 納米酶試紙條實現病毒核酸檢測的原理

該方法可在36分鐘內對新冠核酸進行檢測，靈敏度達200 copies/mL，接近RT-PCR的水平。

圖二.納米酶試紙條檢測SARS-CoV-2的核酸

使用該方法對HPV-16的臨床樣本進行檢測，結果與RT-PCR的診斷結果完全一致，證明該方法的通用性和可靠性。

圖三.納米酶試紙條檢測HPV-16臨床樣本的核酸

重要的是，在以往納米酶試紙條的研究中，通常需要使用有毒性的DAB作為催化底物，而該工作研發的FeS2納米酶，由於其獨特的催化性能使得試紙條可使用無毒的TMB作為催化底物並實現信號的放大和靈敏度的提高。該技術不僅將納米酶試紙條的應用範圍從蛋白檢測擴展到核酸檢測，而且在發展新冠和其他病毒的POCT診斷技術中具有很大的潛力。

中國科學院生物物理研究所的閻錫蘊院士、段德民研究員和高利增研究員為本文的通訊作者，孟祥芹博士、鄒思家碩士生為本文的共同第一作者。

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審閱：程遠

編輯：王建森