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一种快速和高灵敏检测多种呼吸道病毒的现场分析方法
出处:NanoResearch 2022  录入日期:2022-11-22  点击数:114

  背景介绍
  新型冠状病毒与其他常见呼吸道病毒如甲型流感病毒、腺病毒等的感染症状和流行特点相似,因此难以通过临床症状准确判断出病原种类。现场、快速、准确地从生物样本中鉴定出呼吸道病原体可以指导及时有效的隔离和医疗措施,是疫情防控的关键。侧流免疫层析(lateral flow immunoassay,LFA)是目前最成熟和流行的现场即时检测方法,但用于复杂临床样本中病原体快速筛查时仍存在灵敏度低、稳定性差、检测通量低等缺点。亟需开发高灵敏、多通道的免疫层析新技术。
  成果简介
  本研究以单层氧化石墨烯(GO)纳米片为柔性载体,通过阳离子多聚物聚乙烯亚胺介导的静电吸附作用将羧基化CdSe@ZnS量子点逐层组装在GO表面,制备出一种高性能的柔性膜状多层量子点纳米标签。相对于传统的球形荧光微球,该膜状多层量子点标签具有更大的相对表面积、更强的荧光性能、更高的抗体载量及更好的分散性和稳定性,可以显著提高LFA法的灵敏度和检测通量。基于膜状多层量子点构建了一种用于同时检测新型冠状病毒、甲型流感病毒和腺病毒的三通道LFA试纸条,检测限分别达到8 pg/mL、488 copies/mL和471 copies/mL,检测时间小于15分钟。通过对比,该方法的灵敏度比传统的胶体金试纸条提高了约100倍,比商业化的ELISA试剂盒提高了12倍。此外,该多通道LFA方法在真实呼吸道样本添加实验和多种SARS-CoV-2突变变体检测中表现出优异的性能,具有开发成为高灵敏现场检测试剂的潜力。
  图文导读

 

  图1.膜状多层量子点荧光标签的制备流程示意图。

 

  图2.GO纳米片(a)、GO负载单层量子点(b)、GO负载双层量子点(c)和GO负载三层量子点(d)的TEM图像。GO负载单层量子点(e)、GO负载双层量子点(f)和GO负载三层量子点(g)的局部放大TEM图像。GO负载单层量子点(h)、GO负载双层量子点(i)和GO负载三层量子点(j)的SEM图像。GO负载三层量子点的元素面分布结果(k)。产物的动态光散射分布结果(l)。

 

  图3.基于膜状多层量子点标签的LFA试纸条同时定量检测3种呼吸道病毒的原理图。

 

  图4.构建的方法同时检测新型冠状病毒、腺病毒和甲型流感病毒的荧光图像结果(a)和三条检测线上相应的荧光信号强度(b)。三种呼吸道病毒检测对应的校准曲线(c)。
  作者简介
  汪崇文,安徽农业大学生命科学学院副教授,硕士生导师,军事科学院军事医学研究院博士后,徐州医科大学检验技术学院兼职硕导。主要从事分子诊断新技术、生物传感新技术、病原微生物快速检测等方面的研究,相关技术获2016年军队科技进步一等奖(7/14),庄辉院士奖励基金一等奖,申请国家发明专利13项。2020年紧急研发的新冠抗体IgM/IgG联合检测试剂盒(量子点法)获国家医疗器械证书(国械注准20203400536)及军队特许药品批件(军药准字Q2020002)。以第一作者(排名第一)/通讯作者在BiosensBioelectron(6篇)、Chemical Engineering Journal(2篇)、Analytical Chemistry、ACS Appl. Mater. Interfaces(2篇)、Nanoscale(3篇)、Sens. Actuators B-Chem.(6篇)等知名SCI期刊发表论文40余篇(中科院一区28篇,IF>10的11篇),入选ESI高被引论文4篇。兼任中国研究型医院学会生物标志物委员会委员,中国医学装备协会检验医学分会委员及中国医疗器械行业协会现场快速检测(POCT)分会委员。
  顾兵,教授,博士生导师,广东省人民医院检验科主任、学科带头人。美国普渡大学及UCLA访问学者,江苏省“科教强卫”医学重点人才、“333工程”人才、“六大人才高峰”人才、“六个一工程”高层次卫生人才。J Lab Precis Med执行主编,SCI期刊Ann Transl Med和J Thorac Dis编委。主要从事重大传染病快速检测新技术与耐药菌感染防控研究,主持国家自然科学基金5项、省部级课题8项;参与国家科技部重点研发计划1项。以第一或通迅作者发表论文160篇,其中在Emerg Infect Dis、BiosensBioelectron、PLoSPathog、Emerg Microbes Infect、J AntimicrobChemothe、J Clin Microbiol等本领域权威期刊发表SCI论文94篇,其中JCR1区论文37篇,JCR2区论文23篇,5分以上24篇,累计影响因子380多分;编写学术专著与教材36部,其中主编及副主编18部;获授权专利5项;获江苏省科学技术奖二等奖1项、江苏省医学科技奖三等奖1项、江苏省医学新技术引进奖6项。
  王升启,军事医学科学院研究员,博士生导师,核酸药物国家地方联合工程研究中心主任,生物芯片国家工程研究中心副主任,全军及北京市传染病分子诊断新技术重点实验室主任。主要从事传染病分子诊断与治疗研究。曾获国家杰出青年基金、“求是”杰出青年奖、吴阶平医药创新奖,是首批国家新世纪百千万人才。以第一完成人获国家技术发明二等奖 1 项、国家科技进步二等奖 1 项、省部级一等奖 4 项;获授权发明专利 23 项;负责研发的检测产品获国家或军队注册证书 65 项;在Nat Microbiol、Nucleic Acid Res、Gut等国际期刊发表 SCI 论文 160 余篇。
  文章信息
  W. Wang, X. Yang, Z. Rong, et al. Introduction of graphene oxide-supported multilayer-quantum dots nanofilm into multiplex lateral flow immunoassay: A rapid and ultrasensitive point-of-care testing technique for multiple respiratory viruses. Nano Research.

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