超灵敏的侧流试验

当Srikanth Singamaneni和配基,同时机械工程和材料科学教授麦凯维圣路易斯华盛顿大学的工程学院,建立一个新的合作与医学院的研究人员在2019年晚些时候,他们不知道传染病研究的格局发生显著的变化。在会议室俯瞰森林公园美丽的秋日,团队有一个目标:解决世界面临的最大的传染病问题。

“Srikanth,我看到了一个简单的、定量的诊断工具,所以我们与传染病医生在WashU和问他们,“最重要的问题是什么,可以回答如果你能真的便宜点的护理的详细信息吗?配基说“哈罗德和凯萨琳Faught机械工程教授。”格雷格•斯托奇告诉我们,最重要的一个传染病领域面临的挑战是找到一种快速找出如果病人细菌感染,应该得到抗生素或病毒感染,抗生素的不会是有效的。”

斯托奇,MD,露丝·l·斯特曼医学院儿科教授感兴趣的疾病影响大多数人经常感冒,咽喉炎或流感,但没有得到尽可能多的研究关注少见的疾病。“即使有很大的进步,在传染病的诊断,仍有适合测试简单、快速、敏感,”斯托奇说。“这将是特别强大的如果他们能提供定量的信息。与这些特征可以用于复杂的实验室测试或在现场。”

凭借他多年的经验在发展中纳米材料应用于生物学和医学,Singamaneni, Lilyan & e·莱尔休斯教授,试图克服这些限制在医疗点诊断测试。Singamaneni和他的实验室开发ultrabright荧光nanolabels称为plasmonic-fluors,可以快速集成到一个通用的测试平台,侧流试验(LFA)。

Plasmon-enhanced lfa跑车(p-LFAs)提高廉价,容易获得快速测试水平的敏感性要求医生对测试结果的信心不需要实验室确认。

根据研究结果发表在2月2日自然生物医学工程,团队的p-LFAs敏感1000倍,比传统lfa跑车显示结果通过视觉颜色和荧光信号的地带。当分析使用荧光扫描仪,p-LFAs也大大快于标准的实验室测试中,返回的结果只有20分钟,而不是几小时,与类似的或改进的敏感性。p-LFAs可以检测和量化的蛋白质浓度,使他们能够检测细菌和病毒感染以及炎症标记指向其他疾病。

“Plasmonic-fluors是由金属纳米颗粒作为天线把光和增强分子荧光团的荧光发射,从而使它一个ultrabright纳米颗粒,“Singamaneni解释道。“我们p-LFAs甚至可以拿起很小的抗体和抗原的浓度,典型的感染的标记,并给临床医生清晰、快速的结果,而不需要专门的设备。定量测试超出了最初的筛选,同一LFA地带可以与荧光扫描读者,使快速、超灵敏的比色和荧光检测疾病的标记只有一个测试”。

“这就像体积标准的变色测试条上。而不是得到一个模糊的线表示只有一个积极或消极的结果,新p-LFAs给出清晰的结果用更少的粒子,使从一个简单的是或否?“准确”多少钱?借助一个便宜的,便携式扫描仪,”耶利米莫西里说研究教授在麻醉学分工在医学院的临床和转化研究。莫是这项新研究的作者之一和一个长期的合作者Singamaneni实验室。

这种改进的测试功能有明显的好处对于人口现在太熟悉需要快速和可靠的测试结果和假阴性的风险。

“当我们2019年开始在这个问题上,我们认为最大的挑战是获得足够数量的样本病人,“配基回忆道。“在地球上我们可以找到一系列大规模的样本病人的症状是经过仔细记录,其诊断是缓慢而昂贵的PCR验证了测试?“在几个月的时间里,COVID-19会消除障碍而引入大量的新的挑战和机遇。

“流感大流行对我们来说是一个巨大的转变,这是对每个人都一样,”第一作者Rohit Gupta说,曾在Singamaneni p-LFA研究作为研究生的实验室,现在在辉瑞的资深科学家。“我们不得不离开原来的重点区分病毒和细菌,但它是一个机会去做实际的科学研究具有重大的实际意义。我们与流行病学家合作,获得样本测试,进行与诊断比较我们的测试是可用的,并与临床医生获得洞察病人护理的真正需求。”

输入从整个协作帮助古普塔和Singamaneni精炼p-LFAs的设计,最终实现临床敏感性95%,特异性100% SARS-CoV-2抗体和抗原。配基形容结果惊人。

“我们不知道这是上班很好,”他说。“我们知道这将是很好,但是我们不知道这1美元测试300美元的读出装置会更好——10倍,比最先进的期间,我们都使用COVID大流行。”

现在他们已经证明p-LFAs可以比标准的实验室测试灵敏度,速度、便利和成本的一种疾病,该小组正在开发新应用,包括回到他们最初的目标是鉴别细菌与病毒感染和得到他们的诊断工具的世界各地的医生。

p-LFA技术被许可Auragent由华盛顿大学生物科学有限公司技术管理办公室。Singamaneni和莫Auragent的创始人,WashU启动。

“我们希望p-LFAs商用在未来一到两年,“Singamaneni说。“现在,我们正在努力改善我们的便携式扫描仪技术,添加了一个更敏感,荧光阅读能力的测试条除了颜色变化可以用肉眼看到。我们认为我们可以降低成本的访问在美国乡村诊所,这是我们最初的目标之一。”

“我们也兴奋的潜力比COVID检测更多的疾病,可能使用皮肤补丁,可以无痛的样本,“Singamaneni补充道。“这项技术有可能探测到任意数量的疾病,从性传播感染,呼吸道感染,以及细胞因子指示性的炎症疾病如风湿性关节炎和脓毒症”。

参考:古普塔R,古普塔P,王年代,et al。超灵敏的侧流试验通过plasmonically活跃antibody-conjugated荧光纳米颗粒。Nat生物医学中。2023年2月2日在线发表。doi:10.1038 / s41551 - 022 - 01001 - 1

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