神奇诊断系统，一小时内床边出血液检测结果

去看医生并提供血样时，通常你会面对一根针和注射器，并且要等上数小时甚至数天才能从实验室得到结果。科罗拉多大学博尔德分校的研究人员希望通过一种新的手持式、基于声音的诊断系统来改变这种状况，该系统仅需刺破手指采集少量血液，就能在一小时内给出精确的结果。

该团队在 10 月 16 日发表于《科学进展》杂志的一篇新论文中描述了该系统。

“我们开发了一种非常用户友好的技术，可以在各种环境中部署，并在短时间内提供有价值的诊断信息，”资深作者怀亚特·希尔兹（Wyatt Shields）说，他是科罗拉多大学博尔德分校化学与生物工程系的助理教授。

这一发现恰逢科学家们一直在努力推动诊断测试民主化之时，对于农村地区或发展中国家的人们而言，可能难以获得诊断测试，而对于血液测试，对于那些惧怕针头的人来说则十分可怕。

虽然现有的快速检测，即所谓的侧向流检测，如新冠检测或妊娠检测，可以快速给出血液或尿液中特定生物标志物或生物分子是否存在的“是”或“否”的答案，但它们通常不能说明含量多少，而且它们不够灵敏，无法检测到非常少量的物质。

与此同时，临床血液检测的金标准，即酶联免疫吸附测定（ELISA），高度灵敏且具有很强的专业性，足以检测罕见或稀少的生物标志物，但需要昂贵的设备和复杂的技术，患者可能需要数小时或数天才能收到结果。

作者承认，自 Theranos 公司高调垮台后，生物传感领域便存在着怀疑的态度。早在 2015 年，Theranos 公司就承诺用一滴血检测数百种生物标志物。他们表示，他们的发明工作方式不同，与现已倒闭的初创公司不同，它基于系统实验和同行评审研究。

“虽然他们所声称要做的事目前无法实现，但很多研究人员希望有一天类似的事情能够成为可能，”第一作者库珀·索姆（Cooper Thome）说，他是希尔兹实验室的博士候选人。“这项工作可能是朝着这个目标迈出的一步——但这是基于任何人都可以获取的科学。”

希尔兹和索姆打算开发一种既灵敏，又高度便携且易于使用的工具。

他们的秘密成分包括：被其称为“功能性负声对比”粒子（fNACPs）的微小颗粒，还有一个定制的手持仪器，即“声移液器”，能将声波传递至内部的血液样本。

作为其博士工作的一部分，托姆设计了 fNACPs（本质上就是细胞大小的橡胶球），并用功能性涂层对其进行定制，从而让它们能够识别和捕获指定的感兴趣的生物标志物，比如传染性病毒或者被视作健康问题预警信号的蛋白质。

“我们基本上是借助声波来操控粒子，从而能从极小的液体体积中迅速将它们分离出来，”专门从事“声流控”研究的托姆说道。

“这是测量血液生物标志物的一种全新方式，”他补充说。

当把少量血液与定制颗粒相混合，并将其放入声学移液器中时，声波会把颗粒推至腔室的一侧，在那里颗粒被捕获，而其余血液则被冲洗掉。附着在颗粒上的剩余生物标志物随后会被贴上荧光标签，并接受激光照射，以确定其存在的量。所有这一切都在 70 分钟内发生在一个可以放在手掌中的设备内。

“在我们的论文里，我们证实了这种移液器和颗粒系统能够具备与金标准临床测试相同的灵敏度和特异性，不过是在一个从根本上简化了工作流程的仪器当中，”希尔兹说，并指出随着未来的改进，这个时间可能会进一步缩短。“这使我们有可能在患者床边进行血液诊断。”

他说，这对于评估患者是否患有传染病，以及他们的病毒载量是多少、增长速度有多快，可能特别有用。该设备还有可能在测量抗体以确定某人是否需要加强针、检测过敏情况或者检测与某些癌症相关的蛋白质等方面发挥作用。

这项研究属于一个概念验证，在该设备实现商业化之前，还需要开展更多的研究。作者已经与风险合作伙伴合作申请专利，现在正在探索如何使该技术同时为多个患者服务（例如，这在农村地区的移动诊所中会很有用）或同时检测多个生物标志物。