2月15日，《PLOS one》雜志上發(fā)表了一篇文章，向我們展示了一種超敏感、超快速的HIV檢測新方法。這款設(shè)計(jì)在感染后一周就可以檢測，且總時(shí)長為4小時(shí)45分鐘，在測試當(dāng)天即可拿到結(jié)果。

早期HIV感染檢測是阻止艾滋病蔓延的關(guān)鍵點(diǎn)，也是改進(jìn)抗病毒治療有效性的重要方式。

核酸擴(kuò)增測試（NAAT）已經(jīng)成為了發(fā)現(xiàn)血液樣本中低濃度病毒的黃金標(biāo)準(zhǔn)。但是，這類方法對技術(shù)有所要求，并且對于發(fā)展中國家來說有著高昂的成本。

免疫分析相對來說成本更容易接受，并且更適用于即時(shí)診斷。可是，目前很多此類方法的敏感度較低。

我們今天要介紹的新方法有哪些優(yōu)越之處呢？先來了解一下它的結(jié)構(gòu)和原理吧。

生物芯片

首先，作為一種生物傳感器，它的體積是很小的。

新技術(shù)采用了一種“三明治”樣的結(jié)構(gòu)，結(jié)合了硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)和金納米粒子以及抗體。

掃描電子顯微鏡下的單晶硅微懸臂梁陣列。

芯片中的硅采用了單晶硅微懸臂梁陣列。單晶硅陣列與具有生物功能化的捕獲抗體結(jié)合，微懸臂梁長500微米，寬90微米，厚1微米。

微懸臂梁上的捕獲抗體與HIV－1的p24抗原可以特異性結(jié)合。這些捕獲抗體固定在單晶硅的陣列表面，防污分子被固定在懸臂和抗體間的空隙，以減少底表面上的非特異性相互作用。

第一步，將1毫升血清與上述結(jié)合捕獲抗體的硅芯片在37℃孵育1小時(shí)，使得血樣中存在的HIV－p24抗原與傳感器表面的捕獲抗體相結(jié)合。

下一步，嚴(yán)格除去微懸臂梁上的非特異性吸附。

納米金粒子直徑在100nm左右，表面被檢測抗體包被。檢測抗體能夠與p24抗原特異性結(jié)合。

第三步，將捕獲p24抗原后的芯片與1毫升納米金粒子溶液（10微克／毫升）在37℃環(huán)境中再次孵育，15分鐘后捕獲的p24蛋白就可以被標(biāo)記出來。

最后，將未結(jié)合的粒子漂洗除去，留下的金納米粒子就是已經(jīng)與HIV－1的p24蛋白相結(jié)合的。

測試總共需要4小時(shí)45分鐘，這是非常迅速的。

意味著你可以在體檢的同一天拿到診斷結(jié)果，甚至完成重復(fù)測試。

納米機(jī)械信號與光電等離子轉(zhuǎn)導(dǎo)

金納米粒子可以通過納米機(jī)械信號（附加質(zhì)量）和光電等離子轉(zhuǎn)導(dǎo)（散射強(qiáng)度）來測算血清中p24的濃度。

【頂圖】通過測試微懸臂梁震動(dòng)頻率的改變得到附加質(zhì)量。

【底圖】免疫測定處理后微懸臂梁的暗視野成像獲得散射信號強(qiáng)度。

超低的檢出限

金納米粒子給予的機(jī)械信號和光學(xué)信號都可以作為p24濃度的測定指示。這種精密靈敏的檢測方式使得免疫分析對HIV抗原檢測的檢出限大大降低。

標(biāo)準(zhǔn)的核酸擴(kuò)增試驗(yàn)（NAAT）檢出限為20－35RNA拷貝／毫升，即10－18病毒顆粒／毫升，這通常是HIV感染第二周后血漿中出現(xiàn)的病毒濃度。第四代免疫分析對p24的檢出限可以達(dá)到10皮克／毫升，這通常是感染后3－4周所能達(dá)到的濃度。

新型的生物芯片基于納米機(jī)械信號和光電等離子轉(zhuǎn)導(dǎo)來測算血清中p24的濃度，檢出限可以降低到10－5皮克／毫升。

這種高敏感度的檢測可以大大縮短HIV的窗口期（病毒在血液中開始復(fù)制但不能被檢測到的時(shí)間段），血液中的HIV病毒在感染后一周就可以被檢測到。

設(shè)計(jì)已經(jīng)取得了CSIC的專利許可，也可以用來作為某些癌癥的早期發(fā)現(xiàn)。

在成熟的微電子制造支持下，這種芯片具有低成本、大批量生產(chǎn)的可能，因而，具有廣泛應(yīng)用的巨大潛力。