新型即时检测技术“分秒必争”立即得到准确的HIV检测结果

Biosensors and Bioelectronics：Nanomechanical systems for the rapid detection of HIV-1 p24 antigen

所描述的技术使用纳米机械平台和微小悬臂在几分钟内以高灵敏度检测多种HIV抗原。这些硅悬臂便宜，易于批量生产，可以随时配备数字读数。这种内置在太阳能设备中的技术可以被带到世界上难以到达的地区，在那里，早期检测仍然是一个挑战，无法在没有实验室的情况下向弱势群体提供快速干预。

　　

• 这项技术可以将现有平台的灵敏度和速度提高20倍

• 包被特异性抗体的微悬臂对相应的HIV抗原表现出非常高的亲和力

• 该平台可以将具有成本效益的艾滋病毒检测带到实验室检测不切实际的偏远地区

埃文斯顿病了。美国西北大学（Northwestern University）的一个跨学科科学家团队开发了一种新技术，可以在很短的时间内创建一种快速的即时检测HIV感染的方法，与传统的基于实验室的HIV检测相竞争，而无需在临床实验室处理或确认结果时进行紧张的等待。

HIV诊断技术传统上依赖于检测感染后几周形成的HIV特异性抗体。这限制了它们在早期检测中的使用，使患者护理和艾滋病毒预防工作复杂化。目前，既能检测艾滋病毒抗体又能检测p24抗原（艾滋病毒感染的早期标志）的新检测方法是诊断的黄金标准，但需要临床实验室来运行结果，导致处理时间更长，成本更高，并且需要多次就诊。

今天（4月2日）发表在《Biosensors and Bioelectronics》杂志上的一项研究描述了这项技术，该技术使用纳米机械平台和微小的悬臂在几分钟内以高灵敏度检测多种HIV抗原。这些硅悬臂便宜，易于批量生产，可以随时配备数字读数。这种内置在太阳能设备中的技术可以被带到世界上难以到达的地区，在那里，早期检测仍然是一个挑战，无法在没有实验室的情况下向弱势群体提供快速干预。

“我们希望这项技术将导致新的艾滋病毒即时诊断的发展，以改善患者的健康，并帮助结束这种流行病，”西北大学病毒学家和该研究的合著者Judd F. Hultquist说。

在证明了它在检测导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒和现在的艾滋病毒方面的有效性之后，研究小组相信，这种生物传感器在检测其他疾病时将继续证明是有效的。他们说，下一个潜在的目标可能是麻疹，这是另一种迫切需要即时护理干预的感染，因为美国多个州的病例都在增加。

该团队由共同通讯作者Vinayak Dravid（材料工程师），Hultquist（病毒学家）和共同作者Gajendra Shekhawat （Dravid实验室的微纳米制造专家）领导。

“当我们20年前首次开发微悬臂技术时，我意识到这项技术是如此普遍适用，”Dravid说。“这是一个非常强大的工具，它取决于三个基本因素：敏感性、抗原抗体亲和力和特异性。这就是HIV进来的地方，因为HIV是如此的有害，它会发生变异，所以没有唯一的抗体。我们必须想办法克服这一挑战。”

从p24抗原的纯样品开始，研究小组将抗体层应用到镀金微悬臂的每个“手指”上，以测量p24与表面结合的强度，这将导致悬臂弯曲一个可测量和可量化的量。

在概念验证之后，该团队引入了比纯化样本复杂得多的人类血液样本。传感器仅在p24存在的样品中继续弯曲，显示出高特异性。

最后，科学家们在微悬臂的不同“手指”中添加了两种抗体，以更广泛地覆盖所有艾滋病毒亚型。即使在非常低的浓度下，当引入HIV特异性抗原时，该测试也能准确地做出反应。

Shekhawat说：“为了解释艾滋病毒的遗传多样性，我们使用广泛的交叉反应抗体（ANT-152和C65690M）来功能化艾滋病毒测试。这使得对不同HIV-1亚型的准确检测成为可能，确保了全球环境中的可靠性。”

为了简化诊断并实现即时医疗护理，该团队设想开发一种同时检测艾滋病毒，乙型肝炎和丙型肝炎抗原的护理点测试，承认艾滋病毒感染者中肝炎合并感染的患病率较高，如果不及时治疗，可能导致严重的肝脏并发症。

Dravid是麦考密克工程学院材料科学与工程的亚伯拉罕·哈里斯教授，也是Paula M. Trienens可持续发展与能源研究所的教员附属机构。他也是西北大学原子和纳米尺度表征（NUANCE）中心以及软和混合纳米技术实验（SHyNE）资源的创始主任，同时也是国际纳米技术研究所全球项目的副主任。

胡尔特奎斯特是西北大学范伯格医学院的医学助理教授，也是哈维全球健康研究所病原体基因组学和微生物进化中心的副主任。他专门从事传染病和宿主-病原体相互作用的转化研究。

Shekhawat是麦考密克大学材料科学与工程研究教授，研究半导体微制造，传感器与合成生物学和生物材料的集成以及纳米级表征。