Нанозолото ловит болезни за 15 минут: NasRED читает сотни молекул в капле крови

В ACS Nano описали портативный диагностический тест NasRED (Nanoparticle-Supported, Rapid, Electronic Detection): он использует золотые наночастицы и электрооптическое считывание, чтобы выявлять антигены и антитела к инфекциям по супермалым концентрациям — до субфемтомолярного/аттомолярного уровня. Проверка на COVID-19 показала точное различение от других инфекций, время ответа — ~15 минут, стоимость теста — около $2. По данным авторов, чувствительность в ~3000 раз выше ELISA, требуется в 16 раз меньше образца и результат приходит в 30 раз быстрее.

Фон

• Почему снова PoC-диагностика и чем ей мерить успех. В реальной практике нужны тесты формата point-of-care (на месте, быстро, дёшево), которые отвечают критериям ASSURED/REASSURED: Affordable, Sensitive, Specific, User-friendly, Rapid/Robust, Equipment-free/простые, Delivered плюс Real-time connectivity и простота взятия образца. Большинство «домашних» тестов по-прежнему не закрывают все пункты, особенно “S” — чувствительность. Отсюда гонка за методами, которые дадут лабораторный уровень чувствительности без лаборатории.
• Где “буксует” классика.
  • ЛАТ-полоски (антиген-тесты) быстры и дешёвы, но чувствительность против ПЦР умеренная и сильно зависит от вирусной нагрузки/момента болезни; даже лучшие наборы часто не дотягивают до «лабораторной» чувствительности.
  • ELISA точна, но требует реактивов, моек/ридеров, инкубаций — это часы и лаборатория; существующие «усиленные» варианты снижают пороги, но ценой усложнения протокола. Для скрининга в полевых условиях это барьеры. 
• Почему именно золотые наночастицы. AuNP — «рабочая лошадка» биосенсоров: у них выраженный плазмонный отклик (меняется поглощение/рассеяние при агрегации или при изменении окружения), удобная химия поверхностей для конъюгации белков/аптамеров и хорошая стабильность. Это позволяет строить тесты, где связка «анализируемая молекула ↔ наночастица» превращается в оптический/электронный сигнал без сложной оптики. 
• Электро-/оптико-электронное считывание как шаг вперёд. Ключ к PoC — упростить детекцию: вместо больших спектрофотометров использовать светодиод + простой фотосенсор/электронику и считать изменение прозрачности/рассеяния или «оседания» функционализированных наночастиц при связывании цели. Такие схемы дают большой динамический диапазон и быстрое время отклика, сохраняя низкие пределы обнаружения. Именно в эту нишу попадает NasRED.
• Почему важно уметь видеть и антигены, и антитела. Для инфекций на разных стадиях одни мишени информативнее других: антиген — для ранней активной инфекции, антитела — для факта перенесённой/текущей с сероконверсией или оценки иммунного ответа. Платформы, которые модульно «переквалифицируются» с антигенов на антитела (и обратно), быстрее масштабируются под новые патогены/задачи. 
• Контекст именно этой статьи. В демонстрации на SARS-CoV-2 NasRED показал детекцию субфемтомолярного уровня антигенов/антител за ~15 минут из микробъёма (порядка 6 мкл) и точное различение COVID-19 от других инфекций; платформа заявлена как пригодная для перенастройки под токсины, онкомаркёры и др. Это закрывает разрыв между «полоской» и лабораторией в чувствительности и скорости. Следствие — потенциал для раннего выявления при низкой распространённости и для низкоресурсных условий.
• Но сверхчувствительность — это и риски. Чем ниже порог, тем больше требований к чистоте, контролю перекрёстных реакций и управлению ложноположительными. Поэтому каждой новой «мишени» на платформе нужны отдельные клинические валидации и стресс-тестирование на матричные эффекты (кровь, слюна, носоглотка) и стабильность расходников в реальных цепочках поставок. 
• Почему это логичное направление эволюции тестов. Поле уже научилось «разбивать» пикомолярные барьеры (цифровые ELISA, усиленные LF-форматы), но чаще ценой дорогого оборудования/сложных протоколов. AuNP-платформы с простым электронным чтением стремятся совместить ультрачувствительность с дешёвым «железом» — именно то, чего требуют ASSURED/REASSURED-критерии. 

Как это работает 

• Золотые наночастицы покрывают распознающими молекулами. Для поиска вирусного белка берут антитела; чтобы ловить антитела пациента, используют вирусные антигены. 
• К крошечной пробе (капля крови/слюна/назальный материал) добавляют такие частицы. Если в образце есть цель, бóльшая часть наночастиц сцепляется и оседает на дно пробирки. Если цели нет — взвесь остаётся мутной. 
• Устройство пропускает лучик LED через верхнюю часть жидкости и электронный датчик измеряет, сколько света проходит: больше света = частицы «упали», значит, мишень есть. Всё — без громоздкой оптики и сложной подготовки пробы. 

Что именно показали в новой работе

• COVID-19: NasRED уверенно определял антигены и антитела SARS-CoV-2 на уровнях, где стандартные методы уже пасуют, и отличал COVID-19 от других инфекций. В «влажных» тестах с цельными частицами коронавируса чувствительность была сопоставима с Abbott ID NOW (популярным молекулярным тестом), но с преимуществом по скорости/простоте. 
• Порог обнаружения: команда «продавила» чувствительность до аттомолярного диапазона (пример из пресс-релиза: «капля чернил в 20 олимпийских бассейнах»). Заголовок статьи подчёркивает субфемтомолярный уровень. 
• Модульность: те же «пустые» наноплатформы можно быстро перепрограммировать под другие цели — от E. coli (Shiga-токсин) до онкомаркеров и белков Альцгеймера; раньше прототип этой технологии ловил Ebola из крошечных объёмов крови. 

Зачем это важно

• Тест уровня лаборатории — без лаборатории. Насущная проблема здравоохранения — быстрые, точные, дешёвые тесты «у постели пациента» (PoC). NasRED закрывает разрыв между быстрыми полосками и «тяжёлой» лабораторией: ~$2 за тест, ~15 минут, минимум оборудования и подготовки. Это критично для полевых условий и низкоресурсных регионов. 
• Раннее выявление при низкой распространённости. Когда случаев мало (ранние вспышки, группы риска по HIV/HCV, боррелиоз), запускать лабораторные цепочки невыгодно, и пациентов просто не тестируют. Сверхчувствительный PoC-тест позволяет искать иголку в стоге сена — и делать это сразу на месте. 

Насколько это «лучше стандартов»

Авторы приводят сравнения: ≈3000× чувствительнее ELISA, в 16× меньше объём образца, в 30× быстрее по времени отклика; в абсолютных концентрациях — сотни молекул в суб-микролитрах, «почти в 100 000 раз чувствительнее штатных лабораторных тестов» (оценка из институционального релиза). Эти цифры относятся к бенчмаркам в условиях исследования и нуждаются в внешней валидации. 

Что уже понятно про «болевые места»

• Пока что для подготовки пробы нужны настольные мини-центрифуги/миксеры; команда работает над миниатюризацией и автоматизацией — цель — полностью карманный формат и, возможно, домашний тест. 
• Заявленная универсальность (модули под разные болезни) отличная на бумаге, но для клиники нужны отдельные клинические испытания на каждом аналитическом таргете (HIV, HCV, боррелиоз и т. д.) с проверкой перекрёстных реакций, стабильности реагентов и качества цепочки поставок.

Куда это может прийти

В обозримой перспективе NasRED выглядит как платформа: один прибор + сменные сенсорные «насадки» под нужный маркёр. Если модульность подтвердится, такой подход может ускорить развертывание тестов при новых вспышках и расширить PoC-диагностику в поликлиниках, приёмных отделениях, на выездных пунктах и даже в мобильных бригадах для труднодоступных групп. 

Источник: Choi Y. et al. Nanoparticle-Supported, Rapid, and Electronic Detection of SARS-CoV-2 Antibodies and Antigens at the Subfemtomolar Level. ACS Nano, опубликовано 11 августа 2025. https://doi.org/10.1021/acsnano.5c12083