康靜茹，楊 欣，張德軍，胡 軍，楊 海*

(1.華中科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 國(guó)家納米藥物工程技術(shù)研究中心,湖北 武漢 430074；2.湖南省漢壽縣科技和工業(yè)信息化局，湖南 常德 415900；3.武漢納達(dá)康生物科技有限公司，湖北 武漢 430074)

即時(shí)檢測(cè)技術(shù)(Point of care testing，POCT)又被稱(chēng)為床旁診斷，能夠提供快速的診斷結(jié)果，有助于更快的臨床決策，同時(shí)也能減少對(duì)大型檢驗(yàn)設(shè)備的依賴(lài)[1]。隨著大健康和個(gè)體化診療觀念的逐步深入，POCT已成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中備受關(guān)注的研發(fā)熱點(diǎn)。

以膠體金、熒光量子點(diǎn)、上轉(zhuǎn)換熒光納米粒等為代表的光學(xué)標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)是目前POCT研究的主流方向。然而基于光學(xué)標(biāo)記的檢測(cè)方法大多存在信號(hào)強(qiáng)度偏低、生物樣品背景干擾復(fù)雜等問(wèn)題，許多方法只能實(shí)現(xiàn)定性或半定量檢測(cè)。與光學(xué)標(biāo)記檢測(cè)相比，磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。首先，磁性納米粒(Magnetic nanoparticles，MNPs)具有獨(dú)特的超順磁性和磁響應(yīng)性，可通過(guò)磁分離將待測(cè)物從體系中純化富集，顯著提高檢測(cè)靈敏度。其次，磁信號(hào)強(qiáng)度高、穿透性好。光學(xué)標(biāo)記檢測(cè)多用于表層信號(hào)檢測(cè)，而磁標(biāo)記信號(hào)在生物組織中衰減極小，可以檢測(cè)生物樣品內(nèi)幾乎所有深度的信號(hào)，避免了信號(hào)丟失，進(jìn)一步提高了檢測(cè)靈敏度。此外，由于生物組織中的大部分成分無(wú)磁性，MNPs的磁信號(hào)不會(huì)受到背景干擾，因而磁信號(hào)的對(duì)比度強(qiáng)、信噪比高，對(duì)樣品前處理的要求低，適用于痕量分析和復(fù)雜基質(zhì)樣品的分析。同時(shí)，通過(guò)磁傳感器、弛豫分析以及磁感應(yīng)等多種技術(shù)可以方便地將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)寬線性范圍定量檢測(cè)。目前已有多種檢測(cè)技術(shù)及商業(yè)化儀器成功用于磁性標(biāo)記定量檢測(cè)，其檢測(cè)原理已在本研究小組發(fā)表的綜述文章中詳細(xì)闡述[2](表1)。這些磁性檢測(cè)裝置大多具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，很好地滿足了POCT檢測(cè)的要求。

由于磁性檢測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以磁性納米粒作為標(biāo)記物的定量檢測(cè)技術(shù)在疾病診斷、食品安全檢測(cè)、動(dòng)物疫病防治等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)廣泛用于檢測(cè)蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞以及病原體等對(duì)象，可以為多種疾病提供寬線性范圍的高靈敏、特異性診斷。本文將根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，總結(jié)闡述磁性納米粒近幾年來(lái)在POCT領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。

表1 幾種常見(jiàn)的磁標(biāo)記檢測(cè)方法及適用對(duì)象Table 1 Several common magnetic nanoparticles labeling detection technologies and their applicable objects

1 蛋白質(zhì)檢測(cè)

蛋白質(zhì)是疾病診斷中最常見(jiàn)的一類(lèi)生物標(biāo)志物，可以揭示某些疾病發(fā)展的狀況，是目前POCT中研究較多的一個(gè)方向。蛋白質(zhì)標(biāo)志物主要包括特異性抗體、病原相關(guān)抗原、激素和酶等幾類(lèi)。磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)蛋白質(zhì)最常用的方法是免疫測(cè)定法，即通過(guò)功能化的MNPs與待測(cè)物發(fā)生抗原-抗體反應(yīng)，特異性地檢測(cè)目標(biāo)蛋白質(zhì)的含量。

腫瘤標(biāo)志物的早期篩查可以為腫瘤的診斷與治療提供重要的參考價(jià)值，但對(duì)檢測(cè)技術(shù)的特異性和靈敏度提出了較高的要求。磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高的特點(diǎn)，目前已成功地應(yīng)用于多種腫瘤標(biāo)記物的檢測(cè)。王侃等[20]利用MAR讀數(shù)計(jì)，將超順磁性納米粒作為標(biāo)記物的側(cè)流免疫分析(Lateral flow immunoassay，LFIA)技術(shù)首次用于血清中胃癌標(biāo)志物CA72-4的定量檢測(cè),其將超順磁性MNPs(SPMNPs)標(biāo)記上CA72-4的特異性抗體Ab1，并將另一個(gè)捕獲抗體Ab2和二抗分別包覆在硝酸纖維素膜上，形成檢測(cè)線(T線)和控制線(C線)。當(dāng)血清樣品中含有分析物時(shí)，在T、C線位置上會(huì)發(fā)生免疫結(jié)合反應(yīng)，過(guò)程如圖1A所示。通過(guò)MAR讀數(shù)計(jì)讀取試紙條上T線和C線的信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)分析物的定量檢測(cè)，如圖1B所示。該方法可以在20 min內(nèi)檢出低至0.38 IU/mL的CA72-4，線性范圍寬達(dá)0～100 IU/mL。該方法在對(duì)臨床樣品的分析中達(dá)到了很好的靈敏度與特異性，且與電化學(xué)免疫法(ECLIA)的一致性較好，有望在胃癌的早期診斷和治療中發(fā)揮作用。

前列腺抗原(PSA)是前列腺癌的標(biāo)志物，體內(nèi)含量超過(guò)4 ng/mL即代表異常，因此需要高靈敏度的方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。磁性納米標(biāo)記物能夠有效地提高檢測(cè)的靈敏度，從而滿足PSA的檢測(cè)要求。Luxton等在LFIA中使用順磁性納米粒子測(cè)量血清樣品中的總PSA，通過(guò)共振線圈磁力計(jì)(RCM)讀取磁信號(hào)，檢測(cè)限達(dá)0.8 ng/mL[11]。Rivas等采用掃描磁誘導(dǎo)傳感器讀取磁信號(hào)，將PSA的檢測(cè)限降低至0.2 ng/mL[21]。磁性納米標(biāo)記技術(shù)也被用于其它癌癥標(biāo)記物的檢測(cè)，如白細(xì)胞介素-6[22]、甲胎蛋白[23]、癌胚抗原CEA[24]等。

磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)對(duì)炎癥蛋白的檢測(cè)也是一個(gè)研究熱點(diǎn)。C反應(yīng)蛋白(C reactive protein，CRP)是一種急性期炎癥蛋白，高水平CRP多見(jiàn)于細(xì)菌感染和炎癥，低水平的CRP多見(jiàn)于病毒感染。傳統(tǒng)的金標(biāo)免疫層析用于CRP檢測(cè)時(shí)靈敏度和線性范圍難以達(dá)到要求，因此需要開(kāi)發(fā)線性范圍較寬、靈敏度較高的檢測(cè)方法。Magnia?Reader讀數(shù)計(jì)采用MNPs作為標(biāo)記物，可以定量地檢測(cè)磁信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CRP高靈敏度、寬線性范圍的檢測(cè)。LifeAssays公司的VetReader讀數(shù)計(jì)也采用類(lèi)似的原理，主要用于動(dòng)物的急性期蛋白檢測(cè)。

心肌肌鈣蛋白Ⅰ(cTnⅠ)是急性心肌梗死診斷的一種特異性心臟標(biāo)志物。對(duì)于急性疾病而言，需要快速診斷以免延誤病情，而傳統(tǒng)的中央臨床實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)方法需要很長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間。此外，cTnⅠ的檢測(cè)還要求具有足夠高的靈敏度。Xu等[25]采用磁性標(biāo)記LFIA的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)cTnⅠ的高靈敏度快速檢測(cè)。結(jié)果顯示，該方法檢測(cè)限達(dá)0.01 ng/mL，檢測(cè)時(shí)間小于15 min，與ELISA方法相比具有更高的靈敏度和更寬的檢測(cè)范圍。

激素類(lèi)生物標(biāo)志物的檢測(cè)也能提供很多生理診斷信息，如人絨毛膜促性腺激素(HCG)的檢測(cè)可以用于妊娠診斷?；谀z體金的免疫層析最早即用于HCG檢測(cè)，該技術(shù)的發(fā)展促使了市面上早孕試紙的出現(xiàn)。但金標(biāo)免疫層析只能提供定性或半定量的檢測(cè)結(jié)果，磁性標(biāo)記免疫層析方法則可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的定量檢測(cè)，有助于區(qū)分正常妊娠和異常時(shí)的病理情況。Vuento等在LFIA 中使用MNPs作為標(biāo)記物對(duì)人尿液中的HCG進(jìn)行定量檢測(cè)，檢測(cè)限為20 U/L，檢測(cè)只需10 min[26]。Serrate等用磁阻傳感器檢測(cè)HCG，檢測(cè)限達(dá)5.5 ng/mL，可在1 min內(nèi)檢出結(jié)果[27]。

2 核酸檢測(cè)

核酸具有很高的特異性，在病原菌的檢測(cè)、癌癥的早期診斷以及個(gè)人的基因分型等方面可以發(fā)揮重要作用。尤其是對(duì)于癌癥、冠心病和傳染性疾病等，基因分析有望實(shí)現(xiàn)早期診斷以及治療方案的優(yōu)化。但在臨床分析上，核酸樣本量通常較少，需要先將核酸從復(fù)雜的生物基質(zhì)中提取出來(lái)，再進(jìn)行樣本量的擴(kuò)增以及信號(hào)的放大[28]。而磁性納米?？膳c磁富集和磁分離相結(jié)合，能夠在核酸的捕捉、分離和操縱中發(fā)揮作用，有望將多個(gè)步驟整合到一個(gè)微流控裝置中。

DNA雜交具有高特異性，能導(dǎo)致MNPs磁阻或磁化率的改變，進(jìn)而可通過(guò)磁阻傳感器或磁化率計(jì)等裝置進(jìn)行檢測(cè)，故利用磁性納米粒子和DNA雜交可以探測(cè)DNA序列。Xu等采用巨磁阻(GMR)傳感器檢測(cè)人乳頭瘤病毒(HPV)質(zhì)粒擴(kuò)增的DNA，實(shí)現(xiàn)了對(duì)HPV的基因分型，達(dá)到了約90%的準(zhǔn)確度，可以根據(jù)分型結(jié)果對(duì)HPV感染進(jìn)行診斷，并評(píng)估樣本發(fā)展為癌癥的可能性[3]。Cui等將GMR傳感器、磁性納米粒聚合物、PCR技術(shù)和線性探針雜交等多種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，對(duì)質(zhì)粒模板擴(kuò)增后的HPV DNA進(jìn)行了B型和C型的分型，檢測(cè)限低至200 IU/mL，可在15 min內(nèi)得出分型結(jié)果[29]。

此外，Johansson等還利用交流磁化率計(jì)檢測(cè)滾環(huán)擴(kuò)增后的DNA與MNPs的結(jié)合反應(yīng)，檢測(cè)限幾乎與商業(yè)ELISA系統(tǒng)處于相同的靈敏度范圍內(nèi)[14]。Sepehri等將高溫超導(dǎo)量子干涉儀(H-Tc SQUID)與微流體結(jié)合，測(cè)量MNPs與滾環(huán)擴(kuò)增后的DNA 分子結(jié)合后交流磁化率的改變，用以檢測(cè)霍亂弧菌DNA分子，檢測(cè)限約為0.2×10-18mol[30]。

檢測(cè)循環(huán)游離DNA(cfDNA)的量是一種應(yīng)用于癌癥診斷的非侵入式方案。血液中的cfDNA主要由細(xì)胞凋亡或壞死產(chǎn)生，細(xì)胞的凋亡和壞死分別對(duì)應(yīng)cfDNA中短鏈DNA和長(zhǎng)鏈DNA的釋放。傳統(tǒng)的方法是檢測(cè)cfDNA中由腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的循環(huán)腫瘤DNA(ctDNA)的量，然而ctDNA在cfDNA中的比例小于1%，這對(duì)檢測(cè)方法的靈敏度提出了很高的要求。Dias等通過(guò)GMR傳感器檢測(cè)cfDNA中長(zhǎng)鏈DNA片段(ALU115)和短鏈DNA片段(ALU247)的比值，并作為癌癥診斷的依據(jù)，檢測(cè)限達(dá)到pmol/L的范圍[31]。

對(duì)miRNA的檢測(cè)有助于理解其在基因調(diào)控中的作用，了解它們?cè)诎┌Y診斷中作為腫瘤標(biāo)記物的表達(dá)情況。由于miRNA序列很短，表達(dá)水平多樣化，因此很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)高靈敏度、單堿基特異性、寬動(dòng)態(tài)范圍以及良好再現(xiàn)性的檢測(cè)。Wang等采用一種交換誘導(dǎo)剩余磁化的方法來(lái)檢測(cè)miRNA[32]，其檢測(cè)限達(dá)到了10-21mol的范圍，且不需要擴(kuò)增和洗滌程序。Lu等也是基于磁弛豫的方法檢測(cè)miRNA，不同的是他們?cè)谝徊椒磻?yīng)中采用了磁性微球(1 μm，MM1000)-DNA-磁性納米粒(30 nm，MN30)的偶聯(lián)物和雙鏈特異性核酸酶(DSN)[33]。DNA探針與MM1000和MN30形成三明治夾心結(jié)構(gòu)，當(dāng)存在靶miRNA分子時(shí)，靶miRNA與互補(bǔ)DNA探針雜交，形成DNA-RNA異源雙鏈。該雜合雙鏈會(huì)被DSN特異性地裂解開(kāi)，導(dǎo)致MN30的釋放，使得T2時(shí)間增加，其原理如圖2所示。該方法可以檢測(cè)到尿液中低至5 fmol/L的miR-21，并在100個(gè)癌細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了對(duì)miR-21表達(dá)水平的定量檢測(cè)，能夠區(qū)分miR-21在腫瘤和正常組織中的表達(dá)情況。

圖2 采用磁微粒(1 μm，MM1000)-DNA探針-磁性納米粒(30 nm，MN30)復(fù)合物一步法檢測(cè)miRNA的原理圖[33]Fig.2 Schematic of microRNA(miRNA) detection in one step using magnetic microparticle(1 μm，MM1000)-DNA probe-magnetic nanoparticle(30 nm，MN30) conjugates(MM1000-DNA-MN30)[33]

圖3 通過(guò)微霍爾傳感器檢測(cè)稀有細(xì)胞的原理實(shí)現(xiàn)圖[6]Fig.3 Design and implementation of the micro-Hall(μHall) detector used to rare cells[6]

3 細(xì)胞檢測(cè)

對(duì)稀有細(xì)胞(如循環(huán)腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞和干細(xì)胞等)的定量檢測(cè)和分子表達(dá)的分析有可能用于檢測(cè)和監(jiān)控癌癥等疾病。傳統(tǒng)的細(xì)胞檢測(cè)技術(shù)，如質(zhì)譜分析、熒光顯微鏡等，需要復(fù)雜的樣品前處理和純化過(guò)程。此外，稀有細(xì)胞檢測(cè)在臨床應(yīng)用上還面臨著細(xì)胞濃度低、尺寸小等挑戰(zhàn)。Weissleder等采用微霍爾傳感器，直接在全血中檢測(cè)免疫磁珠標(biāo)記的單個(gè)靶細(xì)胞，不需要洗滌和純化過(guò)程，其檢測(cè)原理如圖3所示[6]。霍爾傳感器可以采用更大的外加磁場(chǎng)來(lái)磁化MNPs，提高檢測(cè)靈敏度，同時(shí)具有高的帶寬，能實(shí)現(xiàn)每分鐘107個(gè)細(xì)胞的高效篩查。采用不同磁珠還可以同時(shí)對(duì)一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的多種生物標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)。

磁弛豫技術(shù)也可以直接檢測(cè)出癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷。Hathaway等基于MNPs與乳腺癌細(xì)胞內(nèi)抗Her2抗體的偶聯(lián)，通過(guò)超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)測(cè)量磁弛豫從而檢測(cè)出移植到小鼠中的活乳腺癌細(xì)胞的數(shù)目[34]。Tan等設(shè)計(jì)出了基于適體共軛磁性納米粒的磁弛豫開(kāi)關(guān)(MRSw)，利用適體與靶癌細(xì)胞結(jié)合的特異性，在復(fù)雜的生物基質(zhì)以及細(xì)胞混合物中檢測(cè)出特定的癌細(xì)胞，其檢測(cè)限達(dá)250 μL樣品中10個(gè)癌細(xì)胞[35]。

此外，F(xiàn)lynn等利用SQUID傳感器和MNPs檢測(cè)移植器官中的T淋巴細(xì)胞[36]?？梢詸z測(cè)出移植器官中105個(gè)T細(xì)胞，而免疫系統(tǒng)攻擊的早期產(chǎn)生的小結(jié)節(jié)中產(chǎn)生數(shù)以百萬(wàn)計(jì)(106數(shù)量級(jí))的T細(xì)胞，相比之下，該方法具有較高的靈敏度，一定程度上可以取代活體組織切片檢驗(yàn)，為移植排斥反應(yīng)提供早期預(yù)警并對(duì)免疫抑制化療方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 病原體檢測(cè)

病原體(Pathogen)是能引起人體疾病的微生物和寄生蟲(chóng)的統(tǒng)稱(chēng)，包括病毒、細(xì)菌、真菌、蠕蟲(chóng)和媒介生物等。傳統(tǒng)的病原體檢測(cè)方法大多過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)。即時(shí)檢測(cè)技術(shù)可以提供快速準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，盡快明確治療方案，有效控制疾病的蔓延。由于病原體的抗原以及核酸具有特異性，因此病原體的檢測(cè)多通過(guò)檢測(cè)病原體的蛋白質(zhì)或核酸來(lái)實(shí)現(xiàn)。下文主要介紹MNPs對(duì)3類(lèi)常見(jiàn)病原體——細(xì)菌、病毒以及寄生蟲(chóng)的檢測(cè)。

4.1 細(xì)菌檢測(cè)

細(xì)菌感染是很多疾病的起因，因此對(duì)細(xì)菌的檢測(cè)至關(guān)重要。病原菌檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)是細(xì)菌培養(yǎng)，但該方法耗時(shí)長(zhǎng)，一般需要數(shù)周的時(shí)間才能得到結(jié)果。對(duì)于某些傳染病而言，在這期間可能會(huì)出現(xiàn)疾病的大規(guī)模蔓延以及病菌的變異等問(wèn)題，因此發(fā)展快速靈敏的檢測(cè)方法對(duì)于病原菌的檢測(cè)以及傳染病的治療很有必要。

POCT中通常利用細(xì)菌抗體與細(xì)菌結(jié)合的特異性，通過(guò)免疫層析的方法來(lái)檢測(cè)細(xì)菌。Zhang等[37]采用炭疽桿菌抗體偶聯(lián)的超順磁性MNPs作為L(zhǎng)FIA的標(biāo)記物，在土壤和牛奶等復(fù)雜基質(zhì)中特異性地檢測(cè)出炭疽桿菌孢子。Xiang等建立了一種免疫磁性分離與LFIA聯(lián)用的檢測(cè)系統(tǒng)，可準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出單增李斯特菌，檢測(cè)限達(dá)104CFU/mL，比常規(guī)LFIA低至少一個(gè)對(duì)數(shù)值[38]。

通過(guò)檢測(cè)核酸也可以檢測(cè)細(xì)菌。細(xì)菌核糖體DNA的16S、23S和16～23S rDNA序列在種內(nèi)均高度保守，通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)的DNA片段探針可以檢測(cè)出病原菌。Weissleder等利用小型化NMR設(shè)備結(jié)合特異于16S rRNA的磁-DNA探針用于細(xì)菌的16S rRNA[39]檢測(cè)。該方法能夠在2 h內(nèi)同時(shí)對(duì)臨床樣品中的13種細(xì)菌進(jìn)行檢測(cè)，靈敏度達(dá)單個(gè)細(xì)菌。該課題組的Liong等也在一個(gè)便攜式NMR裝置中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)提取后的DNA的擴(kuò)增、收集、磁標(biāo)記以及檢測(cè)，可以從結(jié)核患者的唾液中檢測(cè)出結(jié)核分枝桿菌并識(shí)別出抗藥性菌株，整個(gè)過(guò)程可在2.5 h內(nèi)完成[40]。Hansen等采用集成了藍(lán)光讀數(shù)單元的小型化低成本設(shè)備，通過(guò)檢測(cè)磁標(biāo)記的布朗弛豫的改變，對(duì)滾環(huán)擴(kuò)增后的大腸桿菌DNA進(jìn)行定量檢測(cè)，其檢測(cè)限低至10 pmol/L[41]?；诖懦谠ピ淼腡2Dx儀器目前已經(jīng)走向商業(yè)化。Lowery等利用T2MR診斷平臺(tái)，直接在全血中對(duì)5種念珠菌屬進(jìn)行檢測(cè)，不需樣品純化，且檢測(cè)時(shí)間縮短至3 h內(nèi)，有效地避免了疾病的惡化[42]。此外，Petti等還利用MTJ(磁隧道結(jié))傳感器裝置檢測(cè)單增李斯特菌的DNA，檢測(cè)限達(dá)nmol/L范圍，并可一次檢測(cè)多種病原菌[43]。

4.2 病毒檢測(cè)

就病毒性疾病以及傳染病而言，對(duì)致病病毒進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的即時(shí)檢測(cè)，從而對(duì)初診患者進(jìn)行確診，是阻止疾病進(jìn)一步惡化和蔓延的重要辦法。臨床上病毒的即時(shí)檢測(cè)通常通過(guò)檢測(cè)病毒核酸或抗原來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基因檢測(cè)技術(shù)具有很高的靈敏度和特異性，可用于病毒的基因分型[29,44]。此外，直接檢測(cè)血清中的抗原也是病毒檢測(cè)中的常用方法。Granade等將MICT磁性免疫分析系統(tǒng)用于磁性側(cè)向流層析中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)HIV-1 p24抗原的檢測(cè)[45]。HIV-1 p24抗原比HIV抗體早7～10 d出現(xiàn)在血液中，但濃度更低。金標(biāo)免疫層析受到靈敏度的限制，僅能檢測(cè)出HIV抗體，而磁性免疫分析具有更高的靈敏度，可以檢測(cè)到HIV-1 p24抗原，從而可更早地診斷出艾滋病，減少感染早期的傳播。Peck等利用MICT平臺(tái)對(duì)人乳頭瘤病毒(HPV)的HPV E6癌蛋白進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)限比傳統(tǒng)的ELISA方法低[46]。Wang等還設(shè)計(jì)了一種基于GMR傳感器的手持式儀器，通過(guò)檢測(cè)核蛋白的方法來(lái)檢測(cè)甲型流感病毒[47]。

圖4 病毒誘導(dǎo)的磁性納米粒自組裝示意圖[48]Fig.4 Diagram of viral-induced nanoassembly of magnetic nanoparticles[48]

此外，磁弛豫的方法也為病毒檢測(cè)提供了新的思路。Perez等發(fā)現(xiàn)，在特定病毒顆粒存在下，與病毒表面特異性抗體綴合的單分散磁性納米顆粒會(huì)自組裝形成具有增強(qiáng)磁性的超分子結(jié)構(gòu)，該過(guò)程發(fā)生的磁弛豫變化可以用NMR檢測(cè)到，其原理如圖4所示[48]。該方法可在復(fù)雜生物介質(zhì)中特異性地檢測(cè)病毒，能夠在每10 μL中5個(gè)病毒顆粒的濃度下檢測(cè)腺病毒-5和單純皰疹病毒-1，而不需要通過(guò)PCR對(duì)樣品進(jìn)行大量擴(kuò)增。Jiang等通過(guò)磁弛豫開(kāi)關(guān)一步檢測(cè)了細(xì)菌和病毒，且將目標(biāo)富集、提取和檢測(cè)集成到一個(gè)步驟中，整個(gè)免疫測(cè)定在30 min內(nèi)即可完成[49]。

4.3 寄生蟲(chóng)檢測(cè)

寄生蟲(chóng)病的爆發(fā)具有高度的流行性和傳染性，并且所流行的地區(qū)大多醫(yī)療資源有限。檢測(cè)寄生蟲(chóng)病的金標(biāo)準(zhǔn)方法包括顯微觀察和血清學(xué)鑒定等，但檢測(cè)通常需要在特定的場(chǎng)合才能進(jìn)行，并且存在靈敏度不高，容易漏檢等問(wèn)題。POCT檢測(cè)不需要昂貴的設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的人員，有助于確認(rèn)感染源和寄生蟲(chóng)的攜帶者，更有效地控制疾病的蔓延。Handali等建立了用于檢測(cè)絳蟲(chóng)病和腦囊蟲(chóng)病的MICT平臺(tái)，利用重組蛋白(rES33和rT24H)定量地檢測(cè)出階段特異性抗體，是一種快速有效的寄生蟲(chóng)病的診斷方法[50]。

5 其他檢測(cè)

其他一些小分子物質(zhì)也是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中的重要生化指標(biāo)。非共軛雌三醇(uE3)是在胎兒生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要作用的雌激素之一，容易在血清中降解，因此需要快速檢測(cè)。Wang等在LFIA中采用競(jìng)爭(zhēng)法原理檢測(cè)uE3，該方法的檢測(cè)限為0.86 nmol/L，檢測(cè)時(shí)間短至15 min[44]。Oliveira等采用便攜式的GMR傳感器定量檢測(cè)出內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞微泡，該方法簡(jiǎn)單快速、特異性好，可以為某些疾病的診斷提供參考信息[51]。

此外，多元檢測(cè)將是磁性免疫層析技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。在同一條試紙條上檢測(cè)多種物質(zhì)，一方面可以提高檢測(cè)效率和降低成本。另一方面，對(duì)于某些有聯(lián)檢意義的指標(biāo)，可能有很大的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。Wang等通過(guò)在一個(gè)試紙條上固定兩種抗體，同時(shí)顯示出兩條T線，從而可以同時(shí)檢測(cè)小細(xì)胞肺癌的腫瘤標(biāo)記物癌胚抗原(CEA)和神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)兩種物質(zhì)，有效地提高了早期診斷的準(zhǔn)確性[52]。Gaster等還同時(shí)對(duì)多種生物體液中多種腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行了檢測(cè)[53]。Nikitin等通過(guò)將不同特異性的幾個(gè)LFIA條帶連接到一個(gè)微型圓筒墨盒中，利用MPQ讀數(shù)計(jì)，同時(shí)對(duì)A、B和E型肉毒毒素(BoNT)進(jìn)行了檢測(cè)[17]。

6 總結(jié)與展望

磁性納米標(biāo)記物具有獨(dú)特的超順磁性和磁響應(yīng)性，在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用[54-55]。與光學(xué)標(biāo)記檢測(cè)相比，磁標(biāo)記檢測(cè)在生物樣本中的背景干擾小、信噪比高、磁信號(hào)穿透性強(qiáng)，且信號(hào)易于檢測(cè)。這些優(yōu)點(diǎn)使得磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)具有更高的檢測(cè)靈敏度，而且對(duì)大多數(shù)生物樣品可直接檢測(cè)，前處理要求低。磁標(biāo)記檢測(cè)的特性使得其在生物分析物的定量分析、痕量分析以及復(fù)雜基質(zhì)樣品的分析等領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)。目前，磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)已成功地用于蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞以及病原體等多種物質(zhì)的高靈敏度定量檢測(cè)。

磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景：其高靈敏度的特性，使之可用于對(duì)某些低濃度的疾病標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)，為疾病的診斷和治療提供新的思路；磁標(biāo)記檢測(cè)儀器小型化和便攜化的特點(diǎn)也很好地滿足了即時(shí)檢測(cè)的要求，使得對(duì)疾病的診斷和監(jiān)測(cè)可以在患者身邊進(jìn)行；磁標(biāo)記物與POCT技術(shù)、磁分離等技術(shù)的結(jié)合，通常能夠比傳統(tǒng)的生化實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)方法更快地得到檢測(cè)結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)某些急性疾病和傳染性疾病的快速診斷，從而有效地避免疾病惡化，遏制疾病蔓延。

目前磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。例如，在MNPs的制備方法、抗體的偶聯(lián)方法以及磁信號(hào)的讀取方法等方面還可以進(jìn)一步優(yōu)化；將具有信號(hào)放大作用的鏈霉素-親和素系統(tǒng)等集成到抗原-抗體的結(jié)合系統(tǒng)中，也能夠進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度；此外，新的疾病標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)有希望將磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)拓展到更多疾病的診斷中。隨著科技的不斷發(fā)展，磁標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)的靈敏度將會(huì)進(jìn)一步提高，同時(shí)對(duì)多種物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)將是今后發(fā)展的一個(gè)大方向，檢測(cè)儀器將會(huì)變得更加小型化和便攜化，并在更多疾病的即時(shí)診斷中得到應(yīng)用。