基于数字计数等离子体纳米颗粒的超灵敏AVAC平台：高通量多重生物标志物检测技术的突破

本研究针对传统生物标志物检测技术灵敏度不足、动态范围有限及多重检测能力欠缺等关键问题，开发了AVAC自动化光学平台。通过等离子体金纳米颗粒(GNPs)的数字计数技术，实现了HIV p24蛋白(26 fg/mL)和IL-6(0.16-850 pg/mL)的超灵敏检测，并成功完成心血管疾病标志物(IL-6/cTnI/BNP)三重检测。该技术将检测通量提升至1000样本/小时，为临床诊断提供了革新性工具。

　　

在疾病诊断领域，生物标志物的早期检测如同寻找大海中的针尖——传统技术如ELISA和PCR往往因灵敏度不足或操作复杂而错失关键信号。当HIV感染者血液中p24蛋白浓度低至飞克级别，或心肌梗死患者血清中IL-6与cTnI浓度相差六个数量级时，现有技术难以兼顾灵敏度与多重检测需求。这种技术瓶颈直接制约着传染性疾病窗口期诊断和心血管事件预警的精准度。

西班牙Mecwins S.A.的研究团队在《Scientific Reports》发表的突破性研究，将等离子体纳米颗粒的光学特性与暗场显微技术相结合，开发出AVAC自动化检测平台。该技术通过100 nm金纳米颗粒(GNPs)的局域表面等离子体共振(LSPR)效应，将生物分子结合事件转化为可数字计数的光学信号，实现了单颗粒级别的检测灵敏度。研究团队运用空间匹配扫描电镜(SEM)验证算法准确性，并采用三尺寸GNPs(80/100/150 nm)同步捕获IL-6、心肌肌钙蛋白I(cTnI)和B型钠尿肽(BNP)，最终构建出检测限跨越4个数量级的高通量系统。

关键技术包括：1）反射式暗场显微成像系统，配备50x/0.80物镜和高速CMOS相机；2）硅基板抗体定向固定化学气相沉积(APTE)技术；3）基于亮度-颜色二维直方图的纳米颗粒分类算法；4）商用血清样本(Seracare#1830-0003)验证体系。

AVAC平台技术

通过数字化识别单个GNPs的散射光谱特征，平台在0.7μm分辨率下仍能准确区分单体/二聚体（验证见图3）。

超灵敏HIV p24检测

在55例阴性血清中实现98.2%特异性，26 fg/mL检测限比商业试剂盒提前1个采样周期发现HIV感染（数据见图6）。

IL-6定量分析

校准曲线R²=0.99（对比Quanterix Simoa），在0.16-850 pg/mL范围内保持7.2%批内精密度（图7）。

三重标志物检测

80/100/150 nm GNPs以10:3.5:1比例实现同步检测，各标志物LLoQ与单重检测相当（图8）。

这项研究通过GNPs数字计数技术，将生物标志物检测的灵敏度推进至单分子级别，同时解决多重检测与高通量的兼容性问题。其四数量级动态范围特性，使得从HIV急性感染期到心血管事件全病程的 biomarker 监控成为可能。专利技术（US11519843/US11519856）的临床应用转化，或将重塑传染性疾病筛查和急重症诊断的技术格局。