该技术使用纳米机械平台和微小的悬臂梁以高灵敏度在几分钟内检测多种HIV抗原。这些硅悬臂梁廉价且易于大规模生产，并可以方便地配备数字显示器。内置于太阳能设备中，该技术可以被带到世界上难以到达的地方，在这些地方，早期检测仍然是一个挑战，可以在不等待实验室的情况下为脆弱人群提供快速干预。
一组来自西北大学的科学家跨学科开发的新技术可能导致快速检测HIV感染的便捷检测方式，其速度与传统实验室检测相比大大缩短，并且无需在等待结果处理或确认时经历压力。
传统的HIV诊断技术依赖于检测感染后几周形成的特定HIV抗体。这限制了其在早期检测中的使用，使患者护理和HIV预防工作复杂化。现在检测HIV抗体和p24抗原（HIV感染的早期标记）的新测试，已成为诊断的金标准，但需要临床实验室进行结果分析，导致处理时间更长、成本更高以及需要多次患者就诊。
今天（4月2日）在《生物传感器与生物电子学》期刊上发表的研究中所描述的技术使用了一种纳米机械平台和微小的悬臂梁，在短短几分钟内高灵敏度地检测多种HIV抗原。这些硅悬臂梁廉价且易于大规模生产，并可以方便地配备数字显示器。内置于太阳能设备中，该技术可以被带到世界上难以到达的地方，在这些地方，早期检测仍然是一个挑战，可以在不等待实验室的情况下为脆弱人群提供快速干预。
“我们希望这一技术能够促进新型HIV即时诊断的发展，以改善患者健康，并帮助结束这一流行病，”西北大学的病毒学家和研究共同作者贾德·F·哈特奎斯特表示。
在验证其在检测导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒和HIV方面的有效性后，该团队有信心生物传感器在检测其他疾病时也将继续有效。团队认为，潜在的下一个目标可能是麻疹，这是一种急需快速干预的感染，因为在美国多个州病例正在上升。
该团队由共同通讯作者维纳亚克·德拉维德（材料工程师）、哈特奎斯特（病毒学家）和共同作者甘杰德拉·谢卡瓦特（德拉维德实验室的微纳制造专家）领导。
“当我们20年前首次开发微悬臂梁技术时，我意识到这项技术具有广泛的适用性，”德拉维德说道。“这是一种非常强大的工具，依赖于三个基本要素：灵敏度、抗原-抗体亲和力和特异性。这就是HIV的作用，因为HIV非常恶性，它会发生突变，因此没有独特的抗体。我们必须找出如何克服这个挑战。”
从纯净的p24抗原样品开始，团队将抗体层涂覆在金涂层微悬臂梁的每个“手指”上，以测量p24与表面结合的强度，这将导致悬臂梁弯曲一定的可测量和可量化的程度。
在这一概念验证之后，团队引入了人类血液样本，这比纯化样本复杂得多。传感器仅在p24存在的样本中继续弯曲，显示出高特异性。
最后，科学家在微悬臂梁的不同“手指”上添加了两个抗体，以更广泛地覆盖所有HIV亚型。即使在非常低浓度下，当引入特异于HIV的抗原时，测试也准确响应。
“为了考虑HIV的遗传多样性，我们使用广泛交叉反应的抗体（ANT-152和C65690M）对HIV进行了功能化，”谢卡瓦特表示。“这确保了在多样的HIV-1亚型中进行准确检测，确保在全球环境中的可靠性。”
为了简化诊断并实现即时医疗，团队设想开发一种同时检测HIV、乙型肝炎和丙型肝炎抗原的即时检测，承认在HIV阳性人群中乙型肝炎共感染的高发可能导致严重的肝脏并发症，如果不加以治疗。
德拉维德是麦考密克工程学院材料科学与工程的亚伯拉罕·哈里斯教授，以及保拉·M·特里宁斯可持续发展与能源研究所的教职工。他还是西北大学原子和纳米级表征（NUANCE）中心的创始主任，以及软和混合纳米技术实验（SHyNE）资源的主任，并在国际纳米技术研究所担任全球项目副主任。
哈特奎斯特是西北大学范伯格医学院的医学助理教授，并在哈维全球健康研究所的病原体基因组学与微生物进化中心担任副主任。他专注于传染病和宿主-病原体相互作用的转化研究。
谢卡瓦特是麦考密克的材料科学与工程研究教授，研究半导体微制造、传感器与合成生物学和生物材料的集成以及纳米级表征。
该研究获得了由国家卫生研究院资助的第三海岸艾滋病研究中心（P30AI117943）的奖项支持，还通过国家卫生研究院对HIV配件与调节复合体中心（U54 AI170792）的资助以及国家卫生研究院对HIV研究（R01AI176599，R01AI167778，R01AI150455，R01AI165236，R01AI150998，R21 AI174864和R56AI174877）的资助支持。
维纳亚克·德拉维德、甘杰德拉·谢卡瓦特、贾德·哈特奎斯特及西北大学在所报告的研究中存在财务利益（股权，专利费）。
