人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）-1 p24 抗原是 HIV 感染者體內最早出現的病毒蛋白之一，可作為診斷標志物將檢測“窗口期”縮短至 14 d 左右，在 HIV 感染的早期診斷、抗病毒治療監測等過程中至關重要。該文對 HIV-1 p24 抗原基本結構和檢測臨床意義進行簡要描述，重點介紹國內外現有的基于新型納米材料等對 HIV-1 p24 抗原的檢測新技術研究，旨在了解基于新型納米材料、新型化學反應等的生物傳感器，以期為新檢測技術的建立提供參考。
引用本文： 唐卓蕓, 王中浩, 魏垠昊, 李冬冬, 陶傳敏. 人類免疫缺陷病毒 1 型 p24 抗原檢測技術的研究進展. 華西醫學, 2022, 37(8): 1238-1242. doi: 10.7507/1002-0179.202109258 復制
由人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）引起的獲得性免疫缺陷綜合征，簡稱艾滋病，已成為全球流行并嚴重威脅各國公眾健康的重要公共衛生問題之一。截至 2020 年 10 月底，我國報告的現存 HIV 感染者/艾滋病患者 104.5 萬例，當年新增 HIV 感染者/艾滋病患者 11.2 萬例[1]，我國整體呈低流行態勢，但四川、云南、廣西地區流行率較高[2]。現有的檢測技術和診斷水平不能盡早地發現急性 HIV 感染者，無法及時采取有效的干預措施，可能是目前 HIV 流行率居高不下的主要原因之一[3]。聯合國艾滋病規劃署提出了“90-90-90”目標，強調檢測是艾滋病防治的第一步，擴大檢測也是我國長期實施的艾滋病防治策略。HIV 感染者和艾滋病患者的及早檢測與發現，抗病毒治療的及早進行，是目前防治工作的重中之重。根據疾病的自然發生史，HIV 感染可分為 3 個時期，即急性 HIV 感染期、無癥狀期和艾滋病期。據 Miller 等[4]報道，急性期 HIV 在體內大量復制，其病毒的傳播能力為無癥狀期的 26 倍。急性 HIV 感染期相關標志物的檢測顯得至關重要。HIV-1 p24 抗原是目前研究最多、最成熟的抗原之一，由于出現較早，且血清中含量較高，成為重要的 HIV 感染早期診斷標志物[5-6]。本文現對 HIV-1 p24 抗原的基本結構、檢測的臨床意義和新技術進行初步的綜述，旨在為未來檢測新方法的建立提供參考。
1 HIV-1 p24 抗原的基本結構與檢測臨床意義
1.1 p24 抗原的基本結構與特性
HIV 屬于逆轉錄病毒科慢病毒屬中的人類慢病毒組，病毒直徑約為 120 nm，大致呈球形，分為 HIV-1 型和 HIV-2 型，其中 HIV-1 于全球流行，HIV-2 主要流行于非洲西部。典型的 HIV-1 由核心和包膜 2 個部分組成，核心包括 2 條正股 RNA 鏈、核心結構蛋白和病毒復制所必須的酶類（蛋白酶、逆轉錄酶和整合酶）。其中，衣殼蛋白 p24 由 gag 基因編碼，蛋白大小為 24×103～26×103，在病毒的包裝和成熟過程中發揮重要的作用[5]。目前對 p24 抗原的研究主要集中于 HIV-1 感染，HIV-1 p24 抗原的氨基酸序列高度保守，在 HIV 感染檢測中具有良好的應用價值。
HIV-1 p24 抗原通常在感染后 14 d 左右能夠被檢測到[6]，感染后 1～2 個月濃度達到高峰，HIV 感染者接受刺激后可產生強烈的針對 p24 的 CD4+ T 淋巴細胞介導的免疫應答，從而產生特異性的高親和力抗體。此抗體可干擾主要組織相容性復合體Ⅱ分子對抗原的處理與呈遞，抑制 CD4+ T 淋巴細胞的增殖[7]。隨著抗體的濃度不斷增高，p24 抗原被抗體中和，形成抗原抗體復合物，游離的抗原濃度不斷下降，低于檢測下限，進入無癥狀期。當進入艾滋病期時，由于機體免疫系統嚴重受損，抗體濃度下降不足以中和抗原，p24 抗原又重新出現于血液中。因此，HIV-1 p24 抗原主要于 HIV 感染早期和艾滋病期檢出，并且含量高，特異性強。
1.2 p24 抗原檢測的臨床意義
HIV-1 p24 抗原檢測主要可以用于 HIV-1 早期感染的輔助診斷、HIV-1 陽性母親所生嬰兒感染的鑒別診斷、HIV-1 病毒復制情況的檢測以及 HIV 疫苗臨床試驗受試者 HIV 感染的鑒別診斷。
HIV-1 p24 抗原作為早期感染的輔助診斷指標之一，可將檢測“窗口期”縮短為 14 d 左右。對于第 4 代試劑初篩陽性，而確證試驗陰性或不確定的樣本，使用 HIV-1 p24 抗原或核酸檢測輔助判斷，進行 2～4 周隨訪，可明顯減少漏檢的風險[8]。對于 HIV-1 陽性母親所生的嬰兒，母體中免疫球蛋白 G 型的抗體可通過胎盤屏障進入嬰兒血液中[9]，導致抗體檢測呈現假陽性結果，因此需對嬰兒血液和臍帶血進行 HIV-1 p24 抗原檢測明確感染狀態。
此外，疾病感染自然史提示，HIV-1 p24 抗原含量改變與病毒的復制活躍度在時間分布上呈現相關性，可作為病毒復制狀況的監測指標。也可通過監測 HIV-1 p24 抗原對 HIV 疫苗臨床試驗受試者的感染情況進行鑒別診斷[10]。
2 HIV-1 p24 抗原的檢測新技術
HIV-1 p24 抗原作為 HIV 最重要的結構蛋白之一，檢測 HIV-1 p24 抗原至關重要。全國艾滋病檢測技術規范（2020 修訂版）中提到的常規檢測方法為酶聯免疫吸附試驗、電化學發光法、酶聯熒光分析法等，基本原理一般為雙抗體夾心法，通常作為篩查試驗[11]。但由于其方法受靈敏度等的限制，對 p24 抗原的臨床檢測并未單獨開展，通常為抗原抗體聯合檢測。因此，著眼于高靈敏檢測 HIV-1 p24 抗原的新技術研究越來越多，聚焦新型材料、新型化學反應、新型分子技術等，期望建立的高靈敏、便捷的生物傳感器。其中，納米技術在生物傳感器的設計方面，具有靈敏度高、反應速度快、多重分析、穩定、特異、成本效益好等特點。經典的納米材料分類有納米粒子、納米簇、量子點、納米層和納米花團[12]，部分納米材料在 HIV-1 p24 抗原的檢測中已具有良好的分析性能（表1）[13-28]。
表1
HIV-1 p24 抗原的檢測新技術分析性能及適用性驗證
2.1 利用金屬和金屬氧化物納米粒子檢測
以 Michael Faraday 首次合成的膠體金納米粒子為代表的金屬納米粒子，具有獨特的理化性質，廣泛用于生物醫學領域的診斷、成像與治療當中[29]。常用的有銀納米粒子、金納米粒子以及銅納米粒子，也有不常用的稀有金屬納米粒子如銪納米粒子。它們均有良好的檢測特性，包括有較大表面積的高容積比、良好的生物相容性、獨特的光學與電子特性、易編輯性等[30]。
Dong 等[13]較早地報告了一種基于生物條形碼擴增結合聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction，PCR）和凝膠電泳來定量檢測 HIV-1 p24 抗原的方法，將單抗包被至微孔板或磁性微粒上捕獲 p24 抗原，另一種標記有金納米粒子探針的抗體進一步結合，抗原抗體復合物經 PCR 擴增，采用瓊脂糖凝膠電泳定量檢測，此生物條形碼擴增微板法的檢測限為 1 pg/mL，線性范圍為 1?pg/mL～10?ng/mL。整體方法靈敏度較經典方法的提高相對有限，促使隨后的研究重點落在提高靈敏度上。Kosaka 等[14]利用金納米粒子與光等離子體的三明治式免疫的檢測方法，檢測限為 1×10-17 g/mL。一些稀有金屬納米粒子也可以用于生物傳感器的設計當中，一種靈敏的時間分辨熒光銪納米顆粒免疫的分析方法，可使用廣譜交叉反應抗體檢測 p24 抗原的交叉亞型[15]。相比于酶聯免疫吸附試驗，側向流免疫分析更適合用于即時檢測（point of care test，POCT）當中，Zhan 等[16]提供了一種基于金納米粒子用于優化和開發側向流免疫分析的檢測方法，方法的檢測限可達 8 pg/mL，顯示出了在 POCT 的環境下早期檢測 HIV-1 p24 抗原，輔助診斷 HIV 急性感染的可能。
2.2 利用量子點檢測
量子點是由有限數目的半導體材料制成，量子點的典型尺寸在 10～50 nm。量子點可以在 365 nm 處接收激發能量從而發出強而穩定的熒光，在便攜式紫外燈的照射下發光肉眼可見，并且可簡單快速合成。值得注意的是，一些量子點（例如碲化鎘/硒化鎘量子點等）具有與金屬離子［銀離子（Ag+）/銅離子（Cu2+）/汞離子（Hg2+）］獨特的陽離子交換反應，即短時間內可發生一種類似“爆炸擴散”的交換反應，該反應可在室溫下快速發生，反應前后溶液的顏色可以用肉眼分辨。量子點除了可以識別金屬離子外，還可以選擇性地分辨不同價態的金屬離子，例如 Cu2+/Cu+，Ag+/Ag 納米粒子等[31]。量子點用于 HIV-1 p24 抗原的檢測僅有一項研究報道，該檢測方法的關鍵在于反應中寡核苷酸鏈的雙嘌呤化使得經碲化鎘量子點修飾的換能器上的游離堿基容易被氧化，從而可光電化學免疫分析，使得 HIV-1 p24 抗原的高靈敏、精密檢測成為可能[17]。
2.3 利用納米管檢測
納米管是指納米材料排列成圓柱管型結構，研究最多的為碳納米管和二氧化硅納米管。碳納米管和二氧化硅納米管具有巨大的表面積容積比和獨特的近紅外光吸收特性，易于修飾，已在多個領域得到了廣泛的應用，包括光電、傳感器、示蹤成像、靶向載藥、腫瘤熱療等[32-33]。
有文獻報道，以丙烯酰胺為功能單體，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑，過硫酸銨為引發劑，在多壁碳納米管修飾玻碳電極表面構建了一種新型的分子印跡聚合物電化學傳感器，應用于 HIV-1 p24 抗原的檢測顯示出良好的檢測性能，檢測限為 0.083 pg/cm3[18]。另外，Lin 等[19]利用二氧化硅納米管對熒光信號增強的作用，獲得了最佳的二氧化硅薄層，并用于 HIV-1 p24 抗原的檢測當中，其檢測限為 30 pg/mL。Macchia 等[20]提出了一種基于大的、寬場單分子晶體納米管傳感器的 HIV-1 p24 蛋白的無標記單分子檢測方法，外加電解質門控場效應可將檢測下限降低到 3×10-20 mol/L，達到超敏感檢測 HIV-1 p24 抗原。
類似的也有非中空的納米鏈用于生物傳感器中，一種結合納米鏈與側向流免疫分析的新檢測方法用于檢測 HIV-1 p24 抗原，基于縱向等離子體共振，從而使檢測結果呈現明顯的紅色到藍色變化，很容易被眼睛和數碼相機捕捉到，進一步進行結果判定。但由于以側向流免疫分析為基礎，整體方法靈敏度顯示稍有欠缺，檢測限為 5 ng/mL[21]。
2.4 利用其他納米材料檢測
一項基于生物素耦聯的鐵蛋白籠形納米顆粒的研究，利用鏈霉親和素與生物素的特異性結合，將其應用于 HIV-1 p24 抗原的酶聯免疫吸附試驗檢測當中，該方法的檢測限比商品化試劑盒提高了 10 倍[22]。Li 等[23]制備了一種二氧化鈦基介孔電紡納米纖維，并用十八烷基膦酸和聚環氧乙烷-聚環氧丙烷三嵌段共聚物對納米纖維進行了表面改性，這樣的納米纖維作為固體基材覆蓋在微流控通道上，極大地提高了抗體的吸附能力，實現了生物標志物的超靈敏檢測，對 HIV-1 p24 抗原檢測的靈敏度相較于傳統方法提高了 6.41 倍。
2.5 其他非納米材料檢測技術
除納米材料以外，同時也有許多依靠新型化學反應的檢測新技術，進一步提升檢測靈敏度或應用于 POCT 檢測。
Zhang 等[24]開發了磁珠結合催化熒光免疫測定法，p24 抗原被固定化抗體的磁珠捕獲，檢測抗體通過生物素-鏈霉親和素識別與辣根過氧化物酶連接，催化鄰苯二胺和過氧化氫的氧化，產生熒光產物，可快速、靈敏地測定 HIV-1 p24 抗原，檢測限為 0.5 pg/mL。也有團隊基于酶聯免疫吸附試驗聯合光化學信號放大方法，或者聯合熒光探針對 HIV-1 p24 抗原進行檢測，進一步提升了檢測的靈敏度[25-26]。此外，也有利用氮空位缺陷的量子自旋特性或者 β-折疊增強剛果紅熒光信號等方式來靈敏檢測 HIV-1 p24 抗原[27-28]。
3 HIV-1 p24 抗原檢測的挑戰與前景
目前臨床對 HIV-1 p24 抗原的檢測仍然以與檢測抗體同時進行為主流策略，單獨檢測抗原的商品化試劑較少，臨床應用受限。對 HIV-1 p24 抗原的新檢測技術的研究逐步增多，新技術與傳統方法可互為補充，進一步提高實驗室對 p24 抗原的檢測能力，具有較大的研究價值。新技術研究在著重于提高檢測靈敏度的同時，也著眼于可應用于 POCT 的生物傳感器上，結合當下 5G 大數據、人工智能設備等，已有很多極具應用前景的傳感器。Li 等[34]開發了可重復使用的離心微通道陣列芯片和智能手機作為檢測單元的集成免疫檢測平臺，并證明了該平臺對檢測 HIV-1 p24 抗原的適用性和操作簡便性。該平臺基于免疫反應，通過智能手機對 p24 抗原的顏色強度進行拍照，并通過計算機處理每個微通道的顏色，以確定 HIV-1 p24 抗原濃度；結果通過智能手機輸出，聯動相關軟件可更加方便地進行下一步分析。也有研究基于燃料電池，由紙基生物燃料電池供電，從被分析的樣本本身提取能量，實現了對 HIV-1 p24 抗原調頻范圍的檢測，適用于早期診斷[35]。
雖有大量的相關研究，HIV-1 p24 抗原的檢測仍然面對著一些挑戰。首先，機體免疫復合物破壞不足，抗原抗體結合物的存在會大大降低血清中 p24 抗原的含量，從而影響檢測的靈敏度。對于不同亞型的 HIV，部分 HIV-1 p24 抗原檢測試劑的效能較差且不穩定[4]。其次，在低流行地區無法避免假陽性結果的存在，因此需中和試驗作為補充試驗，排除假陽性。由于檢測新技術的創新需多學科交叉合作完成，目前大部分研究來自于化學、材料等領域，缺少對應的臨床醫學背景，部分僅采用小規模血清樣本驗證甚至血清回收試驗驗證，阻礙了新技術到臨床應用的轉化。因此，新技術的開發與應用離不開多學科的合作與交流。根據 HIV 感染的疾病自然史，病毒核酸檢測和 p24 抗原檢測為 HIV 早期感染診斷的最重要的手段，在控制傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群方面均有重要意義。目前病毒核酸檢測為 PCR，比 p24 抗原檢測更加成熟、穩定、靈敏，但其需要特定的檢測平臺、操作復雜、耗時長、花費高，在醫療條件較差的地區難以推廣，從而延誤診斷時機。而 HIV-1 p24 抗原的檢測主要依賴抗原抗體結合的免疫反應，靈敏度有限，應用受限。但越來越多的研究認識到 p24 抗原檢測的臨床意義和應用價值，相關研究也逐年增加。因此只有當診斷以快速、POCT 兼容為基礎，并且適用于資源有限的地區甚至實現自主檢測時，才能發揮 HIV-1 p24 抗原檢測的最大優勢。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
由人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）引起的獲得性免疫缺陷綜合征，簡稱艾滋病，已成為全球流行并嚴重威脅各國公眾健康的重要公共衛生問題之一。截至 2020 年 10 月底，我國報告的現存 HIV 感染者/艾滋病患者 104.5 萬例，當年新增 HIV 感染者/艾滋病患者 11.2 萬例[1]，我國整體呈低流行態勢，但四川、云南、廣西地區流行率較高[2]。現有的檢測技術和診斷水平不能盡早地發現急性 HIV 感染者，無法及時采取有效的干預措施，可能是目前 HIV 流行率居高不下的主要原因之一[3]。聯合國艾滋病規劃署提出了“90-90-90”目標，強調檢測是艾滋病防治的第一步，擴大檢測也是我國長期實施的艾滋病防治策略。HIV 感染者和艾滋病患者的及早檢測與發現，抗病毒治療的及早進行，是目前防治工作的重中之重。根據疾病的自然發生史，HIV 感染可分為 3 個時期，即急性 HIV 感染期、無癥狀期和艾滋病期。據 Miller 等[4]報道，急性期 HIV 在體內大量復制，其病毒的傳播能力為無癥狀期的 26 倍。急性 HIV 感染期相關標志物的檢測顯得至關重要。HIV-1 p24 抗原是目前研究最多、最成熟的抗原之一，由于出現較早，且血清中含量較高，成為重要的 HIV 感染早期診斷標志物[5-6]。本文現對 HIV-1 p24 抗原的基本結構、檢測的臨床意義和新技術進行初步的綜述，旨在為未來檢測新方法的建立提供參考。
1 HIV-1 p24 抗原的基本結構與檢測臨床意義
1.1 p24 抗原的基本結構與特性
HIV 屬于逆轉錄病毒科慢病毒屬中的人類慢病毒組，病毒直徑約為 120 nm，大致呈球形，分為 HIV-1 型和 HIV-2 型，其中 HIV-1 于全球流行，HIV-2 主要流行于非洲西部。典型的 HIV-1 由核心和包膜 2 個部分組成，核心包括 2 條正股 RNA 鏈、核心結構蛋白和病毒復制所必須的酶類（蛋白酶、逆轉錄酶和整合酶）。其中，衣殼蛋白 p24 由 gag 基因編碼，蛋白大小為 24×103～26×103，在病毒的包裝和成熟過程中發揮重要的作用[5]。目前對 p24 抗原的研究主要集中于 HIV-1 感染，HIV-1 p24 抗原的氨基酸序列高度保守，在 HIV 感染檢測中具有良好的應用價值。
HIV-1 p24 抗原通常在感染后 14 d 左右能夠被檢測到[6]，感染后 1～2 個月濃度達到高峰，HIV 感染者接受刺激后可產生強烈的針對 p24 的 CD4+ T 淋巴細胞介導的免疫應答，從而產生特異性的高親和力抗體。此抗體可干擾主要組織相容性復合體Ⅱ分子對抗原的處理與呈遞，抑制 CD4+ T 淋巴細胞的增殖[7]。隨著抗體的濃度不斷增高，p24 抗原被抗體中和，形成抗原抗體復合物，游離的抗原濃度不斷下降，低于檢測下限，進入無癥狀期。當進入艾滋病期時，由于機體免疫系統嚴重受損，抗體濃度下降不足以中和抗原，p24 抗原又重新出現于血液中。因此，HIV-1 p24 抗原主要于 HIV 感染早期和艾滋病期檢出，并且含量高，特異性強。
1.2 p24 抗原檢測的臨床意義
HIV-1 p24 抗原檢測主要可以用于 HIV-1 早期感染的輔助診斷、HIV-1 陽性母親所生嬰兒感染的鑒別診斷、HIV-1 病毒復制情況的檢測以及 HIV 疫苗臨床試驗受試者 HIV 感染的鑒別診斷。
HIV-1 p24 抗原作為早期感染的輔助診斷指標之一，可將檢測“窗口期”縮短為 14 d 左右。對于第 4 代試劑初篩陽性，而確證試驗陰性或不確定的樣本，使用 HIV-1 p24 抗原或核酸檢測輔助判斷，進行 2～4 周隨訪，可明顯減少漏檢的風險[8]。對于 HIV-1 陽性母親所生的嬰兒，母體中免疫球蛋白 G 型的抗體可通過胎盤屏障進入嬰兒血液中[9]，導致抗體檢測呈現假陽性結果，因此需對嬰兒血液和臍帶血進行 HIV-1 p24 抗原檢測明確感染狀態。
此外，疾病感染自然史提示，HIV-1 p24 抗原含量改變與病毒的復制活躍度在時間分布上呈現相關性，可作為病毒復制狀況的監測指標。也可通過監測 HIV-1 p24 抗原對 HIV 疫苗臨床試驗受試者的感染情況進行鑒別診斷[10]。
2 HIV-1 p24 抗原的檢測新技術
HIV-1 p24 抗原作為 HIV 最重要的結構蛋白之一，檢測 HIV-1 p24 抗原至關重要。全國艾滋病檢測技術規范（2020 修訂版）中提到的常規檢測方法為酶聯免疫吸附試驗、電化學發光法、酶聯熒光分析法等，基本原理一般為雙抗體夾心法，通常作為篩查試驗[11]。但由于其方法受靈敏度等的限制，對 p24 抗原的臨床檢測并未單獨開展，通常為抗原抗體聯合檢測。因此，著眼于高靈敏檢測 HIV-1 p24 抗原的新技術研究越來越多，聚焦新型材料、新型化學反應、新型分子技術等，期望建立的高靈敏、便捷的生物傳感器。其中，納米技術在生物傳感器的設計方面，具有靈敏度高、反應速度快、多重分析、穩定、特異、成本效益好等特點。經典的納米材料分類有納米粒子、納米簇、量子點、納米層和納米花團[12]，部分納米材料在 HIV-1 p24 抗原的檢測中已具有良好的分析性能（表1）[13-28]。
表1
HIV-1 p24 抗原的檢測新技術分析性能及適用性驗證
2.1 利用金屬和金屬氧化物納米粒子檢測
以 Michael Faraday 首次合成的膠體金納米粒子為代表的金屬納米粒子，具有獨特的理化性質，廣泛用于生物醫學領域的診斷、成像與治療當中[29]。常用的有銀納米粒子、金納米粒子以及銅納米粒子，也有不常用的稀有金屬納米粒子如銪納米粒子。它們均有良好的檢測特性，包括有較大表面積的高容積比、良好的生物相容性、獨特的光學與電子特性、易編輯性等[30]。
Dong 等[13]較早地報告了一種基于生物條形碼擴增結合聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction，PCR）和凝膠電泳來定量檢測 HIV-1 p24 抗原的方法，將單抗包被至微孔板或磁性微粒上捕獲 p24 抗原，另一種標記有金納米粒子探針的抗體進一步結合，抗原抗體復合物經 PCR 擴增，采用瓊脂糖凝膠電泳定量檢測，此生物條形碼擴增微板法的檢測限為 1 pg/mL，線性范圍為 1?pg/mL～10?ng/mL。整體方法靈敏度較經典方法的提高相對有限，促使隨后的研究重點落在提高靈敏度上。Kosaka 等[14]利用金納米粒子與光等離子體的三明治式免疫的檢測方法，檢測限為 1×10-17 g/mL。一些稀有金屬納米粒子也可以用于生物傳感器的設計當中，一種靈敏的時間分辨熒光銪納米顆粒免疫的分析方法，可使用廣譜交叉反應抗體檢測 p24 抗原的交叉亞型[15]。相比于酶聯免疫吸附試驗，側向流免疫分析更適合用于即時檢測（point of care test，POCT）當中，Zhan 等[16]提供了一種基于金納米粒子用于優化和開發側向流免疫分析的檢測方法，方法的檢測限可達 8 pg/mL，顯示出了在 POCT 的環境下早期檢測 HIV-1 p24 抗原，輔助診斷 HIV 急性感染的可能。
2.2 利用量子點檢測
量子點是由有限數目的半導體材料制成，量子點的典型尺寸在 10～50 nm。量子點可以在 365 nm 處接收激發能量從而發出強而穩定的熒光，在便攜式紫外燈的照射下發光肉眼可見，并且可簡單快速合成。值得注意的是，一些量子點（例如碲化鎘/硒化鎘量子點等）具有與金屬離子［銀離子（Ag+）/銅離子（Cu2+）/汞離子（Hg2+）］獨特的陽離子交換反應，即短時間內可發生一種類似“爆炸擴散”的交換反應，該反應可在室溫下快速發生，反應前后溶液的顏色可以用肉眼分辨。量子點除了可以識別金屬離子外，還可以選擇性地分辨不同價態的金屬離子，例如 Cu2+/Cu+，Ag+/Ag 納米粒子等[31]。量子點用于 HIV-1 p24 抗原的檢測僅有一項研究報道，該檢測方法的關鍵在于反應中寡核苷酸鏈的雙嘌呤化使得經碲化鎘量子點修飾的換能器上的游離堿基容易被氧化，從而可光電化學免疫分析，使得 HIV-1 p24 抗原的高靈敏、精密檢測成為可能[17]。
2.3 利用納米管檢測
納米管是指納米材料排列成圓柱管型結構，研究最多的為碳納米管和二氧化硅納米管。碳納米管和二氧化硅納米管具有巨大的表面積容積比和獨特的近紅外光吸收特性，易于修飾，已在多個領域得到了廣泛的應用，包括光電、傳感器、示蹤成像、靶向載藥、腫瘤熱療等[32-33]。
有文獻報道，以丙烯酰胺為功能單體，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑，過硫酸銨為引發劑，在多壁碳納米管修飾玻碳電極表面構建了一種新型的分子印跡聚合物電化學傳感器，應用于 HIV-1 p24 抗原的檢測顯示出良好的檢測性能，檢測限為 0.083 pg/cm3[18]。另外，Lin 等[19]利用二氧化硅納米管對熒光信號增強的作用，獲得了最佳的二氧化硅薄層，并用于 HIV-1 p24 抗原的檢測當中，其檢測限為 30 pg/mL。Macchia 等[20]提出了一種基于大的、寬場單分子晶體納米管傳感器的 HIV-1 p24 蛋白的無標記單分子檢測方法，外加電解質門控場效應可將檢測下限降低到 3×10-20 mol/L，達到超敏感檢測 HIV-1 p24 抗原。
類似的也有非中空的納米鏈用于生物傳感器中，一種結合納米鏈與側向流免疫分析的新檢測方法用于檢測 HIV-1 p24 抗原，基于縱向等離子體共振，從而使檢測結果呈現明顯的紅色到藍色變化，很容易被眼睛和數碼相機捕捉到，進一步進行結果判定。但由于以側向流免疫分析為基礎，整體方法靈敏度顯示稍有欠缺，檢測限為 5 ng/mL[21]。
2.4 利用其他納米材料檢測
一項基于生物素耦聯的鐵蛋白籠形納米顆粒的研究，利用鏈霉親和素與生物素的特異性結合，將其應用于 HIV-1 p24 抗原的酶聯免疫吸附試驗檢測當中，該方法的檢測限比商品化試劑盒提高了 10 倍[22]。Li 等[23]制備了一種二氧化鈦基介孔電紡納米纖維，并用十八烷基膦酸和聚環氧乙烷-聚環氧丙烷三嵌段共聚物對納米纖維進行了表面改性，這樣的納米纖維作為固體基材覆蓋在微流控通道上，極大地提高了抗體的吸附能力，實現了生物標志物的超靈敏檢測，對 HIV-1 p24 抗原檢測的靈敏度相較于傳統方法提高了 6.41 倍。
2.5 其他非納米材料檢測技術
除納米材料以外，同時也有許多依靠新型化學反應的檢測新技術，進一步提升檢測靈敏度或應用于 POCT 檢測。
Zhang 等[24]開發了磁珠結合催化熒光免疫測定法，p24 抗原被固定化抗體的磁珠捕獲，檢測抗體通過生物素-鏈霉親和素識別與辣根過氧化物酶連接，催化鄰苯二胺和過氧化氫的氧化，產生熒光產物，可快速、靈敏地測定 HIV-1 p24 抗原，檢測限為 0.5 pg/mL。也有團隊基于酶聯免疫吸附試驗聯合光化學信號放大方法，或者聯合熒光探針對 HIV-1 p24 抗原進行檢測，進一步提升了檢測的靈敏度[25-26]。此外，也有利用氮空位缺陷的量子自旋特性或者 β-折疊增強剛果紅熒光信號等方式來靈敏檢測 HIV-1 p24 抗原[27-28]。
3 HIV-1 p24 抗原檢測的挑戰與前景
目前臨床對 HIV-1 p24 抗原的檢測仍然以與檢測抗體同時進行為主流策略，單獨檢測抗原的商品化試劑較少，臨床應用受限。對 HIV-1 p24 抗原的新檢測技術的研究逐步增多，新技術與傳統方法可互為補充，進一步提高實驗室對 p24 抗原的檢測能力，具有較大的研究價值。新技術研究在著重于提高檢測靈敏度的同時，也著眼于可應用于 POCT 的生物傳感器上，結合當下 5G 大數據、人工智能設備等，已有很多極具應用前景的傳感器。Li 等[34]開發了可重復使用的離心微通道陣列芯片和智能手機作為檢測單元的集成免疫檢測平臺，并證明了該平臺對檢測 HIV-1 p24 抗原的適用性和操作簡便性。該平臺基于免疫反應，通過智能手機對 p24 抗原的顏色強度進行拍照，并通過計算機處理每個微通道的顏色，以確定 HIV-1 p24 抗原濃度；結果通過智能手機輸出，聯動相關軟件可更加方便地進行下一步分析。也有研究基于燃料電池，由紙基生物燃料電池供電，從被分析的樣本本身提取能量，實現了對 HIV-1 p24 抗原調頻范圍的檢測，適用于早期診斷[35]。
雖有大量的相關研究，HIV-1 p24 抗原的檢測仍然面對著一些挑戰。首先，機體免疫復合物破壞不足，抗原抗體結合物的存在會大大降低血清中 p24 抗原的含量，從而影響檢測的靈敏度。對于不同亞型的 HIV，部分 HIV-1 p24 抗原檢測試劑的效能較差且不穩定[4]。其次，在低流行地區無法避免假陽性結果的存在，因此需中和試驗作為補充試驗，排除假陽性。由于檢測新技術的創新需多學科交叉合作完成，目前大部分研究來自于化學、材料等領域，缺少對應的臨床醫學背景，部分僅采用小規模血清樣本驗證甚至血清回收試驗驗證，阻礙了新技術到臨床應用的轉化。因此，新技術的開發與應用離不開多學科的合作與交流。根據 HIV 感染的疾病自然史，病毒核酸檢測和 p24 抗原檢測為 HIV 早期感染診斷的最重要的手段，在控制傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群方面均有重要意義。目前病毒核酸檢測為 PCR，比 p24 抗原檢測更加成熟、穩定、靈敏，但其需要特定的檢測平臺、操作復雜、耗時長、花費高，在醫療條件較差的地區難以推廣，從而延誤診斷時機。而 HIV-1 p24 抗原的檢測主要依賴抗原抗體結合的免疫反應，靈敏度有限，應用受限。但越來越多的研究認識到 p24 抗原檢測的臨床意義和應用價值，相關研究也逐年增加。因此只有當診斷以快速、POCT 兼容為基礎，并且適用于資源有限的地區甚至實現自主檢測時，才能發揮 HIV-1 p24 抗原檢測的最大優勢。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
