在这些地区,疟疾每年都要扼杀掉几十万条生命,因此快速、方便的检测出疟疾是非常重要的。Badu-Tawiah教授的研究还有些意外收获。就是除了疟疾之外,这个小小的试纸还可以检测出任何能在人体内产生抗原的疾病,包括卵巢癌和大肠癌。试纸的使用方法也非常简单,只要往试纸上滴一滴血,然后对折试纸,放进信封中邮寄给医院或者检测机构就可以了。而功能如此强大的试纸,它的成本却仅仅只有50美分!
在医院里检测疟疾,要进行血象检查(白细胞和血红蛋白)、疟原虫筛查和血清检查(抗疟抗体),步骤十分复杂。不过目前市面上也有许多快速检测疟疾的试纸,它们的原理和验孕棒类似,使用的也是胶体金法。但是同样也会有类似的毛病,就是检测结果在30分钟之后就会失去临床意义,而Badu-Tawiah教授发明的试纸不仅性质稳定、还成本低廉,更厉害的是,还可以检测癌症等其他疾病,这差别自是不言而喻。
他们的研究结果发表在了具有权威影响力的《美国化学学会杂志》上。检测所用试纸是由两张纯白色的纸粘在一起,然后让它们在喷墨打印机中“跑一圈”,每一个小试纸条上都会沾有墨水,这墨水不是普通的墨水,而是蜡墨水。蜡墨水会在试纸上形成通道和贮液槽,而且蜡渗透纸张,能够作为防水屏障存在,这样血液样本就可以在两层试纸中间完好地保存了。一张A4纸左右大小的纸张可以分割成几十个这样的试纸条。
Badu-Tawiah给试纸设计了带有正电荷的离子探针,它可以标记特异性抗体,抗体与血液中的生物标志物相结合,附着在试纸条上。结合后,它们的化学性质非常稳定,即使在非洲地区炎热的环境中,也不会发生变性。回到实验室后,试纸会浸泡在氨溶液中,有专人负责把试纸的两层分开,然后使用手持式质谱仪进行超灵敏度检测,就可以判断是否有相应疾病的生物标志物与探针相结合了。[1]
除了检测方便之外,在实验中,这种试纸上的检测信号在一个月之内,强度都没有明显的变化,这意味着,即使是住在偏远地区的人们,也无需担心试纸在邮寄过程中失效。再加上低廉的成本,这对于不发达地区来说,无疑是检测疾病的首选之物;至于生活在城市中的人们,它也依然有用武之地,尤其是接受过癌症治疗或是有癌症家族史的人来说,相较于频繁地去拜访医生做检查,显然自己在家中完成取样是省钱又省力的。
尽管检测所需的质谱仪比较贵,但是Badu-Tawiah认为,这样的前期投资是值得的,低价的试纸耗材不会加重使用者的负担,且当到大量投产后,50美分这一成本价还有继续降低的余地。他的构想是可以在杂货店中设置一个小的自动贩卖机,售卖试纸,很容易取得。
在接受采访时,Badu-Tawiah透露,为了长远的发展考虑,他们打算把这个技术授权给医疗诊断公司,并且在三年之内开展临床试验。同时,他的团队正在努力提高检测的灵敏度,希望将来能够利用唾液或尿液代替血液,实现无创检测。
确实这项研究还处于初期阶段,尽管研究人员已经证明了他们的试纸可以检测到最常见的疟疾寄生虫的蛋白质生物标记物,以及卵巢癌的标记物——癌抗原125和大肠癌的标记物——癌胚抗原。但是由于抗原在正常人体内也可能会有微量存在,当超过正常范围时才需要进一步筛查是否是癌症,因此准确定量就显得尤为重要,这也是检测癌症必不可少的部分。
另外,在疟疾检测这个功能中,邮寄时间很难把控,一旦时间过长,患者的存活率会受到极大影响 。这些都是未来研究中需要思考改进的地方,但是它的潜力仍然是可观的,希望在未来,大家都可以享受到更轻松的医学检测。
参考文献:
[1] Chen S, Wan Q, Badu-Tawiah A K. Mass Spectrometry for Paper-based Immunoassays: Towards On-demand Diagnosis[J]. Journal of the American Chemical Society, 2016.