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综述:纳米颗粒生物传感器——从现有技术到结核病诊断的先进工具
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月20日 来源:Indian Journal of Tuberculosis CS2.8
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(推荐语)本综述系统探讨了纳米颗粒(NPs)在结核病(TB)诊断中的前沿应用,重点分析了金/银纳米颗粒(Au/Ag NPs)等无机材料对结核分枝杆菌(MTB)标志物(如ESAT-6/CFP-10)的检测优势,揭示了纳米生物传感器在提升分子诊断(如NAATs、ELISA)灵敏度方面的突破性潜力,为填补传统培养法耗时、涂片镜检低敏感的临床缺口提供了创新解决方案。
结核分枝杆菌(MTB)引起的结核病(TB)仍是全球致命传染病。传统培养法耗时、涂片镜检灵敏度低,而基于纳米颗粒的生物传感器通过检测MTB特异性标志物——6-kDa早期分泌抗原靶标(ESAT-6)和10 kDa培养滤液抗原(CFP-10),显著提升了诊断效率。金、银、氧化锌等无机纳米颗粒因其独特光学特性成为分子诊断(如核酸扩增试验NAATs)的理想信号转换器,尤其量子点(QDs)在HIV-TB共感染患者的肺外结核(EPTB)检测中展现高灵敏度。
2023年全球结核病例达1080万例(95% UI: 1010-1170万),但现有诊断技术存在明显局限。纳米生物传感器通过整合ELISA、流式细胞术等方法,可同步识别活动性结核与潜伏感染。值得注意的是,纳米颗粒介导的药物递送系统(如负载利福平的脂质体)还能协同提升抗结核治疗(MDR-TB)效果,而目前唯一疫苗卡介苗(BCG)的保护效力有限,凸显了开发新型纳米诊断工具的紧迫性。
尺寸小于100纳米的纳米颗粒分为有机(富勒烯、碳纳米管)和无机(金/银/氧化铁 NPs)两大类。以植物提取物合成的银纳米颗粒(Ag NPs)展现出显著抗菌活性,而氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)可通过表面等离子体共振(SPR)效应增强MTB抗原捕获能力。
纳米生物传感器的核心优势在于均相检测体系带来的动力学提升——金纳米颗粒(Au NPs)的局域表面等离子体共振(LSPR)效应可使检测限降低至fg/mL级别。在耐药结核检测中,功能化磁性纳米颗粒(Fe3O4 NPs)能高效富集突变基因,较传统药敏试验缩短>72小时。
尽管当前结核诊断仍面临灵敏度瓶颈,但纳米颗粒与分子检测技术的融合为突破性进展铺平道路。未来需重点优化纳米探针的特异性,并解决大规模生产成本问题,以真正实现WHO终结结核战略的快速诊断目标。
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