便携式纸基免疫测定法与智能手机应用相结合，用于登革热NS1抗原的比色和定量检测

登革热病毒 （DENV） 感染是传播速度最快的蚊媒疾病¹，全球每年有超过 3.9 亿人感染，有 9600 万例有症状感染，200 万例重症病例，超过 25,000 人死亡 ^1,2。根据世界卫生组织 （WHO） 的数据，估计有 39 亿人面临登革热风险;~70% 居住在亚太国家，主要居住在东南亚³.2019年，向世卫组织报告的登革热病例数为420万例，泰国贡献了至少13.6万例登革热病例和144例登革热感染死亡病例⁴。泰国的登革热疫情发生在4月至12月的雨季，发生在城市和农村地区，特别是在东北部地区。

登革热病毒感染有不同的临床表现，从亚临床症状、轻度登革热 （DF） 到重度登革出血热 （DHF）。严重 DHF 疾病的主要特征是血管通透性增加，其次是休克和器官功能障碍¹。了解可能导致血管渗漏的分子途径对于开发有效的登革热治疗方法非常重要。登革热非结构蛋白 1 （NS1） 是早期病毒感染期间分泌的糖蛋白 ^5,6，^可作为病毒 RNA 复制的辅助因子⁷。NS1 可通过与 toll 样受体 4 （TLR4） 和内皮糖萼 ^8,9 结合来触发细胞因子释放并导致血管渗漏。体外研究表明，NS1与内皮细胞相互作用并诱导细胞凋亡。这种情况会导致内皮功能障碍和血管渗漏¹⁰。与血清白细胞介素 （IL）-10 水平相关的 NS1 抗原水平在重症临床疾病患者中显著升高¹¹。登革热 NS1 还通过诱导 IL-10 和抑制 DENV 特异性 T 细胞反应来促进疾病发病机制^12,13。此外，登革热NS1蛋白与严重临床疾病有关，发病前3天NS1浓度>600 ng mL-1与DHF¹⁴的发生相关。

登革热NS1抗原在DHF患者中的持续存在可作为重症^登革热6的标志物。有几种方法可以检测临床样本中的 NS1，例如酶联免疫吸附测定 （ELISA） 和快速检测¹⁵。在临床环境中测量 NS1 蛋白浓度的金标准是 ELISA 方法。然而，ELISA方法价格昂贵，需要熟练的人员和实验室设施¹⁶。因此，在床旁检测 （POCT） 中检测和定量 NS1 蛋白的技术仍在开发中。在过去十年中，基于纸张的免疫测定，如侧向层析测定（LFAs）和微流体纸质分析设备（μPAD），因其简单、快速、廉价和特异性而成为诊断测试的流行点17,18,19。在基于纸张的免疫测定中，已使用多种标记来生成信号，例如金纳米颗粒 （AuNPs）²⁰、磁性纳米颗粒^21,22、量子点²³ 和荧光材料^24,25。AuNPs是纸质免疫测定中最常用的标记物，因为它们的生产成本低廉、易于制造、稳定性高、读数简单。目前，登革热 NS1 的侧向层析测定 （LFA） 在临床环境中的使用很有名^26,27。然而，传统的LFA标签检测通常使用肉眼，只能提供定性结果。

在过去十年中，全球已有超过50亿部智能手机被广泛使用，并且有可能开发便携式检测^28,29。智能手机具有内置物理传感器、多核处理器、数码相机、USB 端口、音频端口、无线和应用软件等多功能功能，使其适用于各种生物传感器平台³⁰。此外，无线技术允许快速发送数据，并可用于实时和现场监控³¹。Mudanyali 等人将纸质免疫测定和智能手机相结合，开发了一种便携式、无需设备、快速、低成本且用户友好的 POCT 平台，用于疟疾、结核病和 HIV³²。Ling等人报道了一种侧向层析法与智能手机摄像头相结合，可以定量检测牛奶中的碱性磷酸酶活性³³。Hou 等人还开发了一种基于智能手机的双模态成像系统，用于在侧向层析测定中对颜色或荧光发出定量信号³⁴。此外，使用智能手机作为比色和定量阅读器可以提高灵敏度，而肉眼无法自信地报告目标³⁵的存在。

DEN-NS1-PAD 36,37,38（以下简称该设备）在登革热诊断方面取得了突破性进展，提供了一种便携且高效的解决方案。该设备使用蜡印微流控纸技术，通过图像处理以高灵敏度和特异性定量 NS1。为了进一步提高其实用性，我们开发了一款用户友好的智能手机应用程序，用于比色和定量阅读。使用来自泰国医院的患者样本进行临床验证强调了其对实时患者评估的直接影响。我们的创新标志着简化的床旁登革热管理取得了关键性进展，有望彻底改变资源有限的医疗保健领域的诊断。