文献信息

"Materials chemistry-enabled platforms in detecting sexually transmitted infections: progress towards point-of-care tests"

Trends in Chemistry, July 2021, Vol. 3, No. 7

https://doi.org/10.1016/j.trechm.2021.03.009

摘要

性传播感染造成了严重的全球健康问题，特别是对保健服务有限的发展中国家的妇女和婴儿而言。快速即时诊断检测对于早期治疗以缓解这些健康问题至关重要。本文从材料化学的角度，综述了性病相关疾病的即时诊断检测技术的最新进展。作者强调基于细菌的STI诊断从基因分型检测到抗原检测。我们还讨论了基于病毒的STI诊断，从电子传感器到光学传感器和声学传感器。特别是最近比较流行的胶体金(Au)纳米颗粒基横向流动带材。最后，作者展望了与新兴的先进纳米生物技术集成的便携式、快速和智能即时诊断设备的未来应用。

研究背景

性传播感染主要通过无保护措施的性接触或其他非性活动(如血液、血液制品和母婴传播)传播，在全球范围内造成超过3.57亿新病例。在STls的最常见原因中，梅毒、淋病、衣原体和滴虫病目前是可以治愈的;然而，许多其他病毒感染目前是无法治愈的，包括单纯疱疹病毒(HSV或疱疹)、HIV、人乳头瘤病毒(HPV)和乙型肝炎。此外，许多患者没有症状，可能在不知情的情况下长期感染，导致STls的进一步传播。此外，报告的性传播感染病例显著增加，其中90%发生在发展中国家。

早期和准确的性传播感染筛查不仅可以为患者提供及时有效的治疗，还可以限制感染的传播。迄今为止，虽然近实时检测STls(如标准核酸扩增设备)已在高收入国家得到应用，但在资源有限的情况下，由于缺乏仪器，世界卫生组织(世卫组织)建议采用综合征管理方法。然而，这种方法仍存在许多局限性，包括许多病例由于缺乏特异性而过度治疗，无法识别无症状感染。

作为一种敏感、特异、无需设备、快速、用户友好和低成本的检测形式，即时检测(见术语表)为早期诊断病原体提供了革命性的工具。即时检测不仅可以及时诊断，避免过度治疗，而且可以准确指导抗生素的使用，有效治疗。因此，更方便、具体和廉价的即时检测有望成为性传播感染综合征管理的重要组成部分。此外，世卫组织已将创新开发可负担得起的STIs即时检测方法定为最高优先事项。在过去的几十年里，不断涌现在生物医学领域具有巨大潜力的纳米技术极大地影响了即时检测的创新。在这篇综述中，作者介绍了STl的即时检测的最新进展(图1)，未来的展望，以及将基于纳米生物技术的STl检测策略从实验室转化为实际应用的挑战。

图文概要

在护理点及早发现STI病原体，不仅可以通过及时治疗和隔离来遏制疾病的传播，还可以避免过度治疗，增加患者的临床效益。向最终用户开发负担得起、敏感、具体、用户友好、可靠、快速、无设备和可交付(有保证)的即时诊断设备，不仅是世卫组织为性传播感染诊断制定的标准，也是性传播感染预防的主要挑战。

病原体核酸检测是当前病原体检测技术的基石。因此，开发快速、易用的核酸检测设备是非常需要的，特别是在资源匮乏的地区。基于这些医疗需求，出现了许多有前景的核酸检测策略，如便携式水凝胶RT-PCR法、快速静电核酸富集与检测、可视化核酸微阵列、金纳米颗粒直接比色诊断、电化学核酸杂交生物传感器等。

作为STI诊断的另一个基石，基于蛋白质生物标志物的ELISA得到了广泛的应用。然而，依赖于精确和标准化操作的复杂酶信号放大步骤阻碍了其在低收入国家的应用。此外，LFA由于其操作程序简化和用户友好性的优点，正成为一种更常用的即时测试方法。虽然横向流动试验是初级卫生保健中STI筛查的理想候选方法，但其低敏感性和单一抗原检测限制了其在STI护理点检测中的应用。幸运的是，新兴的材料化学技术为解决这些未满足的医疗需求提供了潜力。例如，引入量子点(QDs)和GoldMag颗粒免疫探针可以提高检测的敏感性和特异性。此外，基于微流控的技术通过将多个ELISA仪器设计到一个小型微流控芯片中，完美地解决了同步免疫分析的问题。此外，智能手机及其快速发展的应用程序也为STI POC检测中的数据处理提供了更多可能性。