俄亥俄研究人员发现了一种方法，使基本的生物测试更容易获得，使用更便宜的材料

横向流动测定试剂盒是一个大多数人可能不认识的术语. 横向流动测试技术已经存在了几十年, 但直到最近才以COVID-19检测的形式在冠状病毒大流行期间得到广泛使用和关注.

使大多数横向流动分析(LFA)测试发挥作用的很大一部分是金. 胶体金纳米颗粒具有红色的外观，并构成红线，表明测试是阳性还是阴性. 大流行证明了LFA技术的必要性, 但由于成本和需求，测试并不总是可行的. 黄金是地球上最昂贵的材料之一，会增加制造测试的成本, 但bet8九州登录入口的一组研究人员证明，更便宜的成分可能同样有效.

bet8九州登录入口团队的工作包括首次在测试套件中使用氮化钛(TiN)和金覆盖铜(Cu@Au)纳米颗粒作为组件. 这些纳米颗粒是由廉价的材料和高效的技术，如激光烧蚀制成的. 研究人员展示了用TiN和Cu@Au做的测试, 用于感应两种生物标记分子:一种称为FITC的标记“玩具”分子, and more significantly cardiac troponin, 心脏病发作时血液中增加的一种分子.

美国bet8九州登录入口物理学特聘教授. 亚历山大·戈沃罗夫在bet8九州登录入口其他同事的支持下设计并指导了这项研究. 大流行期间的大多数生物检测研究都集中在更好的检测COVID的方法上, 而不是潜在地降低测试的成本，使它们更容易获得.

“疫情是一个关键因素，因为LFA技术被推向了近乎完美的地步,” said Govorov. “But costs are still not low, 不同的材料和技术可以大大降低成本.”

LFA试剂盒的主要思想是将蛋白质和生物分子附着在纳米颗粒的表面. 这样，纳米粒子就充当了载体. 附着的生物分子然后识别我们身体样本中存在的所需分子. 然后，与特定疾病或病毒感染相关的分子将打开试剂盒上的指示性检测线.

“这是我们在COVID-19大流行期间不断使用的工作原则，”戈沃罗夫解释说. “如果套件的测试线和控制线都打开, we would be infected; if only the control line turned on, we were fine.”

LFA研究的重点是使用廉价材料对重要的信号生物标志物(心脏病发作)进行生物检测, diabetes, 用非常灵敏的光学纳米天线而不是由金晶体制成. 戈沃罗夫说，这最初似乎是一项艰巨的任务，因为现代生物测试行业主要使用黄金, 但当该团队的TiN纳米颗粒在慕尼黑进行初步测试时, Germany, the results were unusually promising.

“Then, 我们想在bet8九州登录入口重现这些结果，并进一步扩展它们,” Govorov explained. 这项任务是由 Edison Biotechnology Institute 研究者Veronica Bahamondes Lorca和物理学博士后研究员Oscar Avalos Ovando投入了大量的时间和精力来实现这一目标.”

证明更便宜的材料可以在LFA测试中与金相媲美，这不是一项简单的任务，需要bet8九州登录入口几个领域的研究人员以及世界各地其他机构的合作. Physicists, biologists, chemists, engineers, 计算机科学家和更多的人一起研究在测试套件中使用氮化钛和镀金铜.

“这个项目历史悠久，是bet8九州登录入口四个小组的合作成果, two U.S. 国家实验室和三个国际合作者，”戈沃罗夫说.

Dr. Govorov’s colleagues in physics，包括bet8九州登录入口教授. Martin Kordesch, 利用实验室空间和纳米材料的透射电子显微镜支持研究. Three Ph.D. students from Govorov’s group, Eva Yazmin Santiago Santos, Ridwan Hussein, and Richard Sottie, 协助计算模拟不同形状的纳米晶体, 帮助团队理解纳米材料的光学响应. 圣地亚哥·桑托斯还负责初步建模，展示了在测试套件中使用TiN的前景.

靶生物标志物的生物功能化和生物检测主要由Bahamondes Lorca和Avalos Ovando完成. Avalos Ovando还与Associate一起对感兴趣的纳米颗粒进行了光学表征 Chemistry Professor Dr. Katherine Cimatu and Biochemistry Ph.D. student Eli Skelton. 这项研究让科学家们超越了他们通常的专注程度，但让他们从整体上证明了他们的假设.

“(Veronica和我)实际上并不从事生物测试工作. 我主要模拟纳米粒子的电磁特性, and Veronica does mostly photobiology,” said Avalos Ovando. “生物测试是我们在中间相遇的东西，但超出了我们的日常范围.”

研究的某些方面甚至被人工智能分析. 确定测试是否为阳性可能是一个解释过程, one person may see faint red lines, whereas another may not. 为了确保不存在偏见，研究人员求助于刘俊东教授和李彦宏博士. Zhewei Wang from the 电气工程与计算机科学学院 谁对生物功能化条带上的目标蛋白浓度进行机器学习读出和识别.

“这是bet8九州登录入口许多部门的合作，”巴哈蒙德斯·洛尔卡说. “这就是我们合作的原因, 我们需要确保我们所看到的是真实和有用的, 所以需要用不同的方法来分析.”

合作也扩展到国际. 该团队使用的纳米颗粒很特别, 来自法国马塞尔大学和蒙特利尔能源研究所的两个国际研究小组, Canada. Dr. 德国路德维希马克西米利安大学的Christoph Sikeler说, 加拿大国家科学研究院马冬玲教授, and Professor Andrei V. 来自法国艾克斯-马赛大学的Kabashin是重要的国际合作者. 同样，重要的国内贡献是必要的. 位于华盛顿的美国海军研究实验室的奥尔加·巴图琳娜(Olga Baturina)博士. Joseph M. Wright Patterson空军基地空军研究实验室的Slocik说. 

横向流动分析技术主要与COVID检测相关，但也有许多其他bet8九州登录入口. LFA tests are used in blood tests, pregnancy tests, urine tests, detecting a wide range of illnesses, and even detecting heart attacks. bet8九州登录入口的一部分研究集中在肌钙蛋白的检测上, a protein released during a heart attack. Replacing gold to make tests cheaper, 这意味着更多的人可能会检测危及生命的疾病.

“如果你能够为几种疾病生产大量的这些测试，你就可以免费或以低成本向人们提供测试,” said Avalos Ovando. “想象一下，如果每个人都在家里做心脏病检查. 如果你开始感到手臂或胸部疼痛，你可以进行测试，以避免在急诊室寻求医疗救助的任何延误.”

用于测试的黄金不仅昂贵，而且稀缺. 黄金产量最近趋于平缓，产量下降只会进一步增加测试成本. 随着其他金属被证明同样有效，测试就不一定要依赖黄金了.

“另一种看法是，如果黄金产量开始下降, 我们可以有其他可行的备份,” said Bahamondes Lorca. “所以，如果测试是必要的，我们不会没有主要组件.”

生物测试研究的结果目前发表在科学期刊上 Nano Letters and BioRxiv 供科学家查看、引用和复制. bet8九州登录入口的研究人员希望，将这些结果提供给科学界，将会带来更多的生物测试突破. 

这项LFA研究的资金来源多种多样. A portion was funded by the bet8九州登录入口研究委员会/贝克基金 它为教职员工从事研究和创造性活动项目提供种子资金. Ohio University’s Nanoscale & Quantum Phenomena Institute俄亥俄州物理系和其他研究机构也资助了这项研究.