南京銳譜達科學儀器有限公司

高靈敏度試紙條用鷹眼膠體金試紙條是典型的“即時檢測”（point-of-care testing，POCT）產品，已被用于臨床上多種生物標志物、疾病等的診斷。[1]試紙條具有成本低、操作簡單、檢測時間短、檢測結果可視化等優(yōu)點，但同時也伴隨著檢測靈敏度低的缺點。[2, 3]傳統(tǒng)試紙條的靈敏度僅能達到μg–ng/mL級別，遠遠不及ELISA、PCR和恒溫擴增的pg–fg/mL級別，不能滿足臨床上部分痕量標志物檢測的需求。[4]這是因為傳統(tǒng)試紙條所使用的納米顆粒為20-40 nm尺寸的球形實心膠體金，消光系數(shù)低，不利于裸眼觀察，導致靈敏度較低；而膠體金的尺寸增加雖然能一定程度上提高消光系數(shù)，但同時膠體金的比重也提高，不利于其在試紙條上的流動。因此，市場上急需提高試紙條靈敏度的方法，以滿足臨床需求。圖1 典型試紙條的結構組成和操作方法。[1]目前提高試紙條靈敏度的方法的主要有兩種：改變檢測方法和改變納米顆粒材料。[2]第一種改變檢測方法，即設計試紙條時結合熒光、表面增強拉曼散射、電化學等檢測方法，能較為明顯地提高靈敏度，但檢測時需要額外的輔助儀器，增加了成本和操作復雜性，不利于POCT的開發(fā)。第二種是改變納米顆粒材料，即使用其他材料（如膠體銀、金屬氧化物、氧化石墨烯、彩色乳膠珠、纖維素納米珠等）代替膠體金，從而提高消光系數(shù)便于裸眼觀察、提高比表面積便于增強抗原抗體的結合、降低比重便于提高試紙條上的流動性，最終提高試紙條靈敏度。但這些材料也存在著如不能長期儲存、合成復雜及成本高等問題，不利于試紙條的設計。圖2 （A）傳統(tǒng)試紙條與不同檢測方法之間的檢測靈敏度和時間對比；（B）不同信號增強方法的試紙條之間的檢測靈敏度和時間對比。[4]針對以上問題，本公司生產了核-空腔-殼結構的鷹眼膠體金（圖3）。圖3 鷹眼膠體金合成示意圖鷹眼膠體金主要有以下優(yōu)勢：高消光系數(shù)：由于核-空腔-殼的結構，Au納米顆粒的消光系數(shù)得到提高，便于可視化觀察。高比表面積：結合更多的抗體，捕獲更多的抗原，有利于增強免疫反應，進而提高靈敏度。低密度：納米顆粒比重低，有利于在試紙條上的流動，進而縮短檢測時間。強穩(wěn)定性：鷹眼膠體金具有良好的穩(wěn)定性，有利于試紙條的運輸核儲存。圖4 對比鷹眼膠體金（65 nm）和40nm 膠體金、70nm 膠體金、175 nm SiO2@Au用于側向流試紙條的新冠N蛋白檢測。N為陰性，-3 到-7分別為 10-3-10-7 mg/mL 新冠N蛋白。表1 對比鷹眼膠體金與不同納米材料用于側向流試紙條的檢測結果納米材料檢測靶標檢測限文獻AgNP (40 nm)新冠N蛋白0.25 ng/mL[5]乳膠微球（400 nm）新冠N蛋白0.65 ng/mL[6]AuNP (55 nm)新冠S蛋白5000 ng/mL[7]氧化銥NP (20 nm)Human IgG10 ng/mL[8]AuNP (40nm)C反應蛋白5 ng/mL[9]AuNP (20 nm)癌胚抗原5 ng/mL[10]AuNP (40 nm)新冠N蛋白100 ng/mL本工作AuNP (70 nm)新冠N蛋白1 ng/mL本工作Gold nanoshell (150nm)https://nanocomposix.com/SiO2@Au (175 nm)新冠N蛋白10 ng/mL本工作Eagle-eye AuNP (65 nm)新冠N蛋白0.1 ng/mL本工作參考文獻1.    Parolo, C., et al., Tutorial: design and fabrication of nanoparticle-based lateral-flow immunoassays. Nature Protocols, 2020. 15(12): p. 3788-3816.2.    Van-Thuan, N., et al., Recent advances in high-sensitivity detection methods for paper-based lateral-flow assay. Biosensors & Bioelectronics, 2020. 152.3.    Wang, L., et al., SERS-based test strips: Principles, designs and applications. Biosensors and Bioelectronics, 2021. 189: p. 113360.4.    Liu, Y., et al., Ultrasensitive and Highly Specific Lateral Flow Assays for Point-of-Care Diagnosis. Acs Nano, 2021. 15(3): p. 3593-3611.5.    Jacobs, J., et al., Implementing COVID-19 (SARS-CoV-2) Rapid Diagnostic Tests in Sub-Saharan Africa: A Review. Frontiers in Medicine, 2020. 7.6.    Grant, B.D., et al., SARS-CoV-2 Coronavirus Nucleocapsid Antigen-Detecting Half-Strip Lateral Flow Assay Toward the Development of Point of Care Tests Using Commercially Available Reagents. Analytical Chemistry, 2020. 92(16): p. 11305-11309.7.    Baker, A.N., et al., The SARS-COV-2 Spike Protein Binds Sialic Acids and Enables Rapid Detection in a Lateral Flow Point of Care Diagnostic Device. ACS Central Science, 2020. 6(11): p. 2046-2052.8.    Quesada-González, D., et al., Iridium oxide (IV) nanoparticle-based lateral flow immunoassay. Biosensors and Bioelectronics, 2019. 132: p. 132-135.9.    Katis, I.N., et al., Improved sensitivity and limit-of-detection of lateral flow devices using spatial constrictions of the flow-path. Biosensors and Bioelectronics, 2018. 113: p. 95-100.10.    Zeng, Q., et al., Quantitative Immunochromatographic Strip Biosensor for the Detection of Carcinoembryonic Antigen Tumor Biomarker in Human Plasma. American Journal of Biomedical Sciences, 2009: p. 70-79.