急性心肌梗塞的早期快速诊断具有重要意义。鉴于症状、体征及影像学检查缺乏特异性，因此心肌标志物（如心脏型脂肪酸结合蛋白，H-FABP）的检测被认为是诊断急性心肌梗死可靠的方法。免疫层析试纸由于其快速、低成本、检测方便等优势，是目前应用极为广泛的POCT平台。尽管目前基于胶体金和量子点的免疫层析试纸已经被广泛使用，但仍然存在一些缺点。首先，这些试纸是基于颜色强度（亮度）的变化来判断结果，很难通过分辨颜色较弱的测试线定性或半定量低浓度标志物，特别是针对未经培训的测试人员或患者。其次，这些试纸都是单信号响应，定量结果的准确度和灵敏度会受到许多与分析物浓度无关的参数影响，如信号探针的光漂白、光散射以及激发光的波动等。第三，这些试纸仍然需要专业的仪器或设备来收集数据进行定量，对用户不友好，阻碍了现场即时检测和家庭自检的发展。

近日，浙江工业大学的胡军教授、汪晶副教授、黄亮副研究员和浙江大学的苏彬教授合作，以H-FABP为对象，通过设计一种全新的双信反向变化的比率荧光传感模式，报道了一种快速、准确、高灵敏度的免疫层析技术，并与智能手机和3D打印设备相结合，实现了H-FABP裸眼区间定量筛查和手机端高敏定量检测。这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上。

图1. 比率荧光免疫层析试纸的半定量和定量检测示意图

图2. 比率荧光免疫层析试纸条与传统荧光层析试纸的定量结果比较

具体而言，该层析试纸利用金纳米颗粒和红色荧光量子点的复合微球作为信号探针，利用偶联抗体的绿色量子点作为T线。当进行阳性实验时，T线处形成免疫三明治结构。红色荧光随着H-FABP浓度的增加，在T线上逐渐增强，绿色荧光由于金纳米颗粒内滤效应的增强在T线上逐渐减弱，造成T线红绿荧光比率的反向变化，实现荧光颜色由绿色到红色转变。通过手机app对T线进行拍照读数，实现H-FABP的定量检测，检测限低至0.21 ng mL-1，这比仅具有单个信号响应的传统试纸更为准确和灵敏。同时该试纸也可以根据色度值（hue）读数的高低，简单地判断是否高于或低于H-FABP的浓度阈值（6.2 ng mL-1）。

图3. “pH试纸”型H-FABP的裸眼区间定量及其效果评价

此外，该试纸还可以像pH试纸那样，通过颜色对照，实现肉眼的半定量分析，在浓度低于和高于浓度阈值的总准确度分别为99.2％和100％，可视化检测限低至1 ng mL-1。该试纸可以摆脱专业仪器的限制，在即时检验和家庭自检方面有很好的应用潜景。

此前，课题组已报导了利用油溶性纳米粒子与模板的亲和组装策略，在三维孔道载体内部进行功能单元的高密度填充与多层次序组装，并开展了疾病标志物的高敏即时诊断应用（Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1705380; Small, 2021, 2100862; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 58149; Nanoscale, 2019, 11, 16026）。该项工作是在前期研究基础上，将免疫层析技术由专业化使用场所向家庭自检等非专业应用场景推进的重要进展。文章的第一作者是浙江工业大学副教授汪晶和博士研究生蒋晨星。文章的通讯作者是浙江工业大学的胡军教授、黄亮副研究员和浙江大学的苏彬教授。该研究得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等项目的支持。 

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Ratiometric Fluorescent Lateral Flow Immunoassay for Point-of-Care Testing of Acute Myocardial Infarction

Jing Wang, Chenxing Jiang, Jiening Jin, Liang Huang, Wenbo Yu, Bin Su, Jun Hu

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202103458

导师介绍

苏彬

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