感染性疾病是患者就医最常见的疾病之一，究其原因，主要是病原体（细菌、真菌、病毒等）侵袭人体各个部位，引起炎症、头痛、发热等症状。治疗感染性疾病的首要任务就是找到病原体，针对性用药，才能更好更快的治愈。因此，早期、快速、准确地发现病原体，对诊疗和愈后有着重要的意义。

 

        发表系列研究

        2022年10月，我院顾兵教授团队联合军事医学研究院王升启教授团队针对感染性疾病的早期诊断，以膜状信号标签为基础，研发了多靶标、快速、高敏、准确检测病原体的新技术，相关成果获得国际同行的认可，在《Nano research》（卓越计划-领军期刊，中科院一区，影响因子10.269）和《Biosensors and Bioelectronics》（中科院一区，影响因子12.545）分别发表题为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（以氧化石墨烯多层量子点膜为载体的多重免疫层析：一种快速超敏检测多个呼吸道病毒的POCT）和Ultrasensitive and multiplex detection of four pathogenic bacteria on a bi-channel lateral flow immunoassay strip with three-dimensional membrane-like SERS nanosticker（以三维膜状SERS分子标记为基础的免疫层析，高敏多重检测四种致病菌）的论文。

 

        创新研发柔性膜状纳米探针

        团队成员研发以单层氧化石墨烯薄膜为载体的高性能柔性膜状纳米探针，通过引入高灵敏量子点荧光标记和表面增强拉曼光谱（SERS）分子标记，分别开发出用于呼吸道病原体和常见病原菌联检的高灵敏免疫层析检测试剂。

        相对于传统的球形纳米材料，柔性膜状纳米探针具有更大的相对表面积、更高的抗体载量和更强的光学信号，可以快速包裹在目标病原体的表面来改善病原/探针复合物在试纸条上的流动性和稳定性，显著提高了传统技术的灵敏度和检测通量。

 

        检测灵敏度百倍提高

        团队发现，利用膜状多层量子点探针构建用于同时检测新型冠状病毒（SARS-CoV-2）、甲型流感病毒和腺病毒的三通道免疫层析试纸条，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。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，该多通道试纸条在真实呼吸道样本添加实验和多种SARS-CoV-2变异株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1  膜状多层量子点荧光标签的制备流程示意图及定量检测3种呼吸道病毒的原理图

 

        团队研究还发现，利用多热点膜状SERS探针开发了用于细菌检测的高灵敏免疫层析技术。该方法可以同时、快速、准确地鉴定复杂临床样本及环境样本中的4种重要病原菌，灵敏度达10 cells/mL（比传统胶体金试纸条提高500倍），总体检测时间小于20分钟。

  

图2  基于SERS-LFA的4种细菌检测的原理图

 

        意义&价值

        呼吸道病毒三联检POCT靶向近年来主要流行病毒，高敏快速鉴定新型冠状病毒、甲型流感病毒和腺病毒，可应用于医院、社区、海关和居家等多场景筛查和治疗监测，对于控制呼吸道病毒传播及国家新冠疫情防控具有战略意义。病原菌四联检POCT靶向临床关注的致病源：金黄色葡萄球菌、单核李斯特菌、伤寒沙门菌、大肠埃希菌，且该技术对于致病菌检测具备可扩展性，直接对临床样本进行病原菌诊断，有望缩短感染性疾病鉴定周期、提高诊断效能、提供精准治疗依据，减少疾病负担和医疗负担。

 

        团队介绍

        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）/通讯作者在知名SCI期刊发表论文40余篇（含中科院一区28篇，影响因子>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，医学博士、教授、博士研究生导师，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，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。任中华医学会检验分会青委会副主委、中国医学装备协会检验医学分会副会长、广东省临床基因检测质控中心主任、广东省卫生经济学会检验经济分会会长。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，以第一或通迅作者发表SCI论文106篇，累计影响因子562分，H-index为34，被引频次4700余次；主编及副主编专著18部；获授权专利7项，技术奖8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；发表 SCI 论文 160 余篇。

 

文：赵云虎、汪崇文，图：赵云虎