跑的越远，浓度越低：直接检测全血中纤维蛋白原浓度的诊断试纸

提起使用试纸进行快速直观检测相信很多人都不陌生，实验室常用的有pH试纸，医院中常用的也有尿糖试纸、验孕试纸等。这些试纸操作简单，价格便宜，快速出结果，结果相对可靠，在生活中具有广泛的应用。至于检测原理，这些试纸通常是将酶、抗体或某些显色试剂等物质固定在试纸上，通过与目标物之间的相互作用诱发肉眼可见的颜色变化，以此实现快速、便捷地检测特定的目标物。纤维蛋白原（fibrinogen）是一种由肝脏合成的具有凝血功能的蛋白质，在凝血和止血过程中具有重要的作用，如果一个人血液中纤维蛋白原水平低于正常值（即低纤维蛋白原血症），就很容易发生严重出血，有可能迅速危及生命。虽然目前已经有多种方法可以检测纤维蛋白原的浓度，但基本上都要求样品是血浆。这就意味着需要对全血样品进行预处理，分离血浆与血细胞，这对于需要快速诊断的严重出血患者来说耗时太长；而能够直接检测全血样品的方法，又需要复杂的仪器，这增加了检测难度，不利于在医院之外的现场快速检测。

近日，澳大利亚莫纳什大学Gil Garnier教授（点击查看介绍）等人提出一种便携式诊断试纸，基于样品移动距离，直接检测全血中纤维蛋白原的浓度。检测步骤如下：先将全血样品与凝血酶溶液预混合，随后将其滴在疏水载玻片上，反应一段时间使其凝结，之后将试纸的一端放在样品上，通过血样在试纸上的移动距离判断纤维蛋白原的浓度。如果样品移动的越远，则纤维蛋白原的浓度就越低。整个检测过程在3~4分钟内即可完成，对于血细胞比容在40%到50%之间的血样，该方法的检出限低于1.6 g/L。这在低纤维蛋白原血症的早期诊断中具有重要的应用价值。相关工作发表在ACS Sensors 上。

快速检测全血中纤维蛋白原浓度的诊断试纸。图片来源：ACS Sens.

首先，作者优化了不同的反应条件，比如纤维蛋白原与凝血酶的反应时间、样品移动的时间以及血细胞比容等。最后作者确定取5 μL 30 U/mL 凝血酶溶液加到25 μL血样中，混合均匀之后取25 μL滴在载玻片上，反应3 min以确保溶液凝结成块，接着将试纸条一端放在样品上，这时样品中未完全凝结的部分会顺着试纸扩散，等30 s之后测量样品前端移动的距离，即可计算样品中纤维蛋白原的浓度。

检测过程示意图。图片来源：ACS Sens.

诊断试纸装置。图片来源：ACS Sens.

不同纤维蛋白原浓度的全血样品在试纸上的移动距离。图片来源：ACS Sens.

检测原理也不复杂。凝血酶促进纤维蛋白原转化为纤维蛋白之后，血样凝结并分为两相——凝结相与未凝结相，而前者会阻碍后者沿试纸条的自由扩散。纤维蛋白原浓度越高，这种阻碍效应就越高，未凝结相移动的距离就越短，因此就可以通过移动距离与纤维蛋白原浓度建立线性关系。作者通过对试纸上的样品进行染色成像发现纤维蛋白原所形成的纤维蛋白并没有发生移动，只是血液未凝结的成分发生了移动，也证明了这种机理解释。此外，作者还发现，红细胞的存在也会对上述阻碍效应产生明显加成。他们认为这是因为纤维蛋白原所形成的纤维蛋白会包裹红细胞，降低其可渗透性，这也会阻碍样品中未凝固相沿着试纸条扩散。由此，作者又提出通过稀释血样的方式可以增加检测的灵敏，这也得到了证明。作者通过实验证明血细胞比容在40%到50%之间的血样对结果影响不大，证明该方法在常规血样检测过程中不会太受影响。

利用染色成像研究样品在试纸条上不同位置处的成分。图片来源：ACS Sens.

小结

本工作中作者提出一种可以直接快速检测全血样品中纤维蛋白原浓度的方法，操作简单，出结果快且相对准确，避免了大型仪器的使用，降低了检测费用，同时减少了因为离心等方法造成的时间消耗和繁琐的工作，很有希望用于欠发达地区及现场对于低纤维蛋白原血症等纤维蛋白原相关疾病的快速诊断。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Paper Diagnostic for Direct Measurement of Fibrinogen Concentration in Whole Blood

Marek Bialkower, Clare A. Manderson, Heather McLiesh, Rico F. Tabor, Gil Garnier*

ACS Sens., 2020, 5, 3627–3638, DOI: 10.1021/acssensors.0c01937

导师介绍

Gil Garnier

https://www.x-mol.com/university/faculty/30788

（本文由Sunshine供稿）