在全球，呼吸道感染和食品污染物对人们的健康与经济发展造成了极大的威胁。快速、现场且能同时检测多种病原体的技术，成为了精准诊断、有效治疗的关键，如今，一项创新成果有望改变现状。科研团队研发出了一种基于便携式库尔特计数器的球中球（SOS）平台，为现场多路生物传感带来新突破，华中农业大学相关研究成果已发表于国际知名期刊ACS Nano。

SOS 平台的检测机理十分巧妙。它主要基于不同大小聚苯乙烯微球（PS 球）在重力和浮力作用下的差异，实现检测过程，且无需复杂的清洗步骤。实验用到了毫米级的PS_1000μm球和微米级球，将它们表面分别修饰上抗体等识别分子作为多靶探针。以免疫分析为例，检测时，目标分析物会与PS球表面的识别分子特异性结合，形成微米级和毫米级球的复合物。由PS_1000μm球密度大，会快速沉降，能迅速与溶液中未参与反应的PS_μm球及其他杂质分离（如图 1b 所示） 。之后加入NaOH，它会破坏抗原 - 抗体结合物，释放出PS_μm球。利用手持库尔特计数器，根据电阻计数原理，就能对释放的PS_μm球的大小和数量进行定量分析，从而实现对多种分析物的同时检测（如图 1c 所示）。

图1 球中球（SOS）平台示意图（a）SOS 平台同时检测多个目标的示意图。（b）通过重力和浮力平衡分离微米级PS_1000μm微球的示意图。（c）用于识别不同大小和数量的PS_μm微球的库尔特计数器示意图。离心管的插图取自开放访问网站：https://smart.servier.com/ 。

从实际检测效果来看，SOS 平台表现卓越。在检测呼吸道病毒方面，对新冠病毒（SARS-CoV-2）、甲型流感病毒和副流感病毒的检测限分别低至 50.7 pg/mL、32.4 pg/mL 和 49.1 pg/mL。在检测临床咽拭子样本时，对高病毒载量样本的检测准确率与传统金标准定量实时聚合酶链反应（Q-PCR）相当。检测霉菌毒素时，平台对黄曲霉毒素 B1（AFB1）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）和赭曲霉毒素 A（OTA）的检测也展现出良好的线性范围和灵敏度。例如检测 AFB1 时，线性范围为 0.05 - 500 ng/mL，检测限达 0.03 ng/mL，远超传统 ELISA 方法。

与其他检测方法相比，SOS 平台优势明显。它极大地简化了分离过程，只需简单混合和移液操作，避免了复杂的提取和扩增步骤，减少了气溶胶污染和微球聚集导致的非特异性和假阳性干扰，检测时间也大幅缩短，20 分钟内就能完成定量检测。不过，该平台也存在一定局限，如目前信号读出设备只能检测 4 - 20μm 粒径的微球，且反应过程试剂消耗大、未实现自动化。

科研团队未来计划通过开发更集成化、自动化的反应平台，以及基于智能手机的显微成像平台，来进一步提升 SOS 平台的性能。这一创新平台有望在基层医疗、海关检疫、食品安全检测等领域广泛应用，为守护公众健康和食品安全提供有力支持。

原文链接： https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12289