新型便携式血检工具 快速准确成本低廉

　　尽管在疾病诊断领域从不缺少高敏感的检测工具，但无论是检测界的“黄金标准”酶联免疫吸附测定法(ELISA)还是可以快速检测的侧流测试都有局限性。近日，杜克大学(Duke University)的生物医学工程师发明了一种便携式诊断工具，能准确地检测出疾病的迹象，同时将等待时间从几小时甚至整天缩短到15分钟，堪称“两全其美”。

　　这个诊断工具名为D4测定，是一种独立的测试，可以从一滴血中检测出低水平的抗原(一种疾病的蛋白质标记)。通过创建一个敏感的、易于使用的“微型实验室”，研究人员计划为那些缺乏标准实验室诊断技术的地区带去快速的诊断测试。

　　临床中除了检测疾病，医护人员还使用诊断工具来评估疾病的严重程度，制定有效的治疗方案，并追踪患者对治疗的反应。有些测试，如侧流测试，虽然快速、便携且易于使用，但它们通常不够敏感，不能提供除特定生物标志物是否存在以外的信息。因此，医护人员经常需要使用定量方法来确定感染的严重程度。

　　目前，定量诊断测试的黄金标准是酶联免疫吸附测定法(ELISA)，它确定了生物样本中有多少特定的抗原。尽管ELISA是市场上最敏感的免疫测定工具，可以检测寨卡病毒和艾滋病等疾病或跟踪血液中的激素水平。然而，它需要训练有素的测试人员或液体处理机械设备遵循一系列耗时的操作，以确保测试中没有多余的蛋白质模糊结果。

　　ELISA还需要庞大的实验室仪器进行数据分析，使其在资源有限的环境中使用不佳。除此之外，ELISA平台有时需要花费24小时来显示测试结果，这通常意味着即使疾病继续恶化，治疗也会延迟。

　　D4测定使医生避免这些问题，并保证敏感性或准确性。它能在15分钟内识别出一种疾病生物标志物，检测结果可以用桌面扫描仪或3d打印智能手机附件通过手机的摄像头来读取，这使得该工具能够用于医疗救护点的快速诊断。

　　就像ELISA平台一样，D4测定使用一对匹配的抗体来检测和捕获血液样本中的靶蛋白。该序列包含两种抗体，固定化捕获抗体和可溶性检测抗体，所标记的荧光标记能使研究人员识别出有多少抗原存在。当一滴血放置在玻璃片上时，检测抗体就会溶解，从序列中分离出来，与血液中的靶蛋白结合。然后这些荧光抗体蛋白配对会附着在玻璃片上的捕获抗体上。

　　但与ELISA或侧流测试等其他诊断测试不同，D4测定的抗体序列印在一种新型的聚合物刷涂层上。当一个样品被放置在玻璃片上时，涂层就像聚四氟乙烯一样，防止非靶蛋白附着在玻璃片的表面上。通过阻止不想要的蛋白质与序列结合，聚合物刷可以使D4测定更容易检测低水平的靶蛋白。杜克大学生物医学工程(BME)部主任、文章主要作者Ashutosh Chilkoti表示说，这项测定技术的真正意义是聚合物刷涂层。

　　使用D4测定，研究人员不需要像ELISA测试一样遵循复杂的工作流程，从他们的玻璃片中清除非靶蛋白。相反，他们只需要在缓冲溶液中清洗玻璃片以去除任何外来粒子。

　　作为对其检测准确性的概念验证，研究小组进行了一项临床试验，对杜克大学医学中心患者的血清瘦素水平进行测定，并将其与临床ELISA平台观察到的结果进行比较。杜克大学医学院的儿科教授、该论文的资深作者Michael Freemark此前的一项研究显示，低血清瘦素水平可以预测严重营养不良的儿童的死亡率和并发症。瘦素水平通常用ELISA来测量，但是研究人员意识到，如果他们可以使用D4测定来精确地检测瘦素水平，那么在那些资源有限的环境中，医护人员可以凭借该工具为营养不良的人提供更好的治疗方案。研究发现，D4测定结果与ELISA测试结果相当。

　　Chilkoti实验室的一名博士生、论文的合著者Daniel Joh说，很酷的是，我们的实验可以在15分钟内达到ELISA相同的敏感性，如果需要进一步的敏感性，那么可以使用更长的潜伏时间。侧流测试虽然读取数据不到5分钟，但它并不那么敏感，而新的设备使得两全其美。

　　与ELISA不同，D4测定是一种高度便携的工具，因为在运输过程中，干燥的玻璃片不需要冷藏。这个设计也符合成本效益。Joh和他的同事估计D4芯片的成本不到1美元，而在加州大学开发的手机附件，批量生产时将低于30美元。

　　接下来，Joh和Chilkoti实验室的高级研究员Angus Hucknall还将在利比里亚(南非国家)对原型工具进行现场试验，筛选受试者的血清瘦素水平，更好地了解如何使D4测定的结果用于监测营养不良和设计治疗方案上。该团队还计划研究如何使用该工具来执行更广泛的诊断。D4测定使人们能够用最少的资源进行高性能的诊断测试，对临床诊断很有意义。