纳米酶试纸条：控制埃博拉传播的利器

纳米酶试纸条新技术示意图

■本报记者 王佳雯

曾在西非地区肆虐的埃博拉病毒，令近两万人感染，夺走了上万人的生命。这种在当时缺乏治疗手段的传染病，给人类带来了前所未有的挑战。面对有史以来最为严重的一次疫情，精确诊断成为了发现感染者的关键所在。

《自然》杂志曾发文呼吁，希望科学家能够尽快研制出符合现场检测需求的新技术。在这样的背景下，中国科学院院士、中科院生物物理所研究员阎锡蕴带领团队，在与中国科学院院士高福等科学家的合作下，研制出一种有效检测埃博拉病毒的“纳米酶试纸条”新技术。

埃博拉检测利器

埃博拉肆虐时，当地主要有两种病毒检测手段——RT-PCR和胶体金试纸条。但这两种检测手段，在实际操作中都面临着不小的困难。

RT-PCR检测技术具有检测精度较高的优势，但是该检测技术不仅需要特定的仪器设备、实验场地，而且需要相应的专业人员操作。在医疗条件相对落后的西非，条件要求如此高的技术在实际应用中频频受阻。

而胶体金试纸条与上述技术相反，它具有操作简便、快捷的特点，但遗憾的是，检测精度却总是不尽如人意。

于是，阎锡蕴团队基于其在纳米酶领域的研究，创新性地将纳米酶应用于试纸条技术，将埃博拉病毒检测的精度提高了近百倍，而且该技术简便快捷，非常适合非洲当地的实际情况。

据阎锡蕴介绍，纳米酶试纸条能够提高检测精度主要缘于纳米酶的双功能特性。

一方面，纳米酶探针分子具有磁性，可对样品分离富集。“我们利用纳米酶的磁性，标上抗埃博拉的抗体，就不需要离心机，下面放上磁铁，就能结合、沉淀。”阎锡蕴对《中国科学报》记者解释称。

另一方面，纳米酶又具有过氧化物酶的催化活性，可使底物显色，增强灵敏度。“加上底物它就使信号放大100倍，这两方面功能加在一起，既分离纯化，又使信号放大。”阎锡蕴表示。

该研究成果在爱思唯尔旗下期刊《生物传感器与生物电子学》一经发表，便在国内外引起巨大反响。爱思唯尔专门报道了该成果并配发评论称，该技术解决了传统试纸条法因灵敏度低而长期应用受限的瓶颈问题，有望成为控制埃博拉传播的利器。

纳米酶应用技术的新突破

纳米酶试纸条的研发成功，离不开阎锡蕴团队在纳米酶领域的长期探索。

纳米酶是一类具有催化功能的模拟酶，同时具备纳米材料的独特性能。谈到酶，多数人会联想到蛋白质这类天然酶。天然酶催化活性好，但却具有价格昂贵、不稳定的缺点。因而，传统研究一般多用生物大分子和化学模拟酶来替代天然酶，但这两种替代物的催化活性都无法与天然酶相媲美。

在纳米酶发现之前，以往模拟酶的探索领域都集中在有机化合物。而阎锡蕴团队发现了纳米酶，并第一次将无机纳米材料视作过氧化物酶，系统研究它的催化效应、反应动力学和催化机制。

“我们建立了一套酶学方法，来评价纳米材料的催化活性。”阎锡蕴表示，通过将无机纳米材料和天然酶进行系统比较，最终发现无机纳米材料与天然酶具有同样的催化效应，甚至二者的反应机制都一样。

“它和酶具有一样的催化效力，但是它比酶更稳定。基于此，我们提出了一个纳米酶的新概念。”阎锡蕴告诉记者，这一发现被视作酶学领域的里程碑，因为首先它使模拟酶从有机领域拓展到了无机领域。其次，无机的纳米酶和天然酶有相当的催化活性，这会让科学家反思是否会有新机理存在的可能。

多功能的纳米酶试纸条

阎锡蕴团队成功研发埃博拉病毒检测试纸条的论文在爱思唯尔旗下期刊发表后，因其对人类社会具有重要价值，而获得了爱思唯尔Atlas奖，这也使得阎锡蕴成为国内首位获得该奖项的科学家。

尽管，该项成果因埃博拉病毒的有效检测而获得广泛认可，但据阎锡蕴研究团队副研究员段德民介绍，该试纸条并非仅适用于埃博拉病毒的检测。

阎锡蕴团队在与疾病预防控制中心研究员梁米芳及军事医学科学院研究员曹务春合作后，将纳米酶试纸条推广至了新布尼亚、流感等病毒的检测中，检测效果同样良好。而这些都是以该团队前期纳米酶的相关研究为基础。

阎锡蕴解释称，实际上他们所研究的纳米酶技术是一个技术平台，它可以用于传染病的检测，同时在食品检测、环境监测和法医检测等诸多领域也都有广阔应用空间。