新型冠状病*肺炎（COVID-19），由严重急性呼吸系统综合征冠状病*2（SARS-CoV-2）引起的急性呼吸道疾病，具有很高的传播性。目前，COVID-19的检测方法主要包括核酸检测和血清学检测。核酸检测的主要方法是逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）、基因测序、等温核酸扩增（LAMP、NEAR、CPA、RPA等）以及CRISPR检测方法等。血清学检测主要包括直接检测病*抗原以及间接检测人体感染后发生免疫反应产生的两种主要抗体：IgG和IgM，检测方式包括层析免疫检测、酶联免疫吸附测定（ELISA）、化学发光等。此外，微型传感器能通过光信号，电信号等直接反馈检测结果，可实现可穿戴设备对于COVID-19的检测。当前对于COVID-19的检测方医院和第三方检测中心进行，所使用的测试系统多为大型，高通量的自动化设备。
鉴于当前新冠疫情的流行情况，诸多研究团队提出了针对新冠病*的现场即时检测（point-of-caretesting,POCT）新方法，并实现了与大型仪器类似的准确性和灵敏性。POCT方法具有灵活性高、体积小巧、使用便捷、检测更加及时快速等优点，医院与第三方检测中心的负担，更有利于控制疫情的传播，同时还可以将检测范围扩展到医生办公室、急诊室、救护车、药房、诊所、养老院等场景。基于此，香港科技大学温维佳教授课题组，联合上海大学巫金波教授团队以及澳门大学周冰朴教授团队总结了基于POCT的SARS-CoV-2检测方法的最新研究进展，同时比较了核酸、免疫以及微型传感器三类检测方法的商品化情况，并对基于POCT的新冠检测方法的发展提出了期望：具有更高的普及性、更高的检测灵敏度和更低的检测成本。
本文要点基于POCT的核酸检测方式SARS-CoV-2病*的核酸检测包括样本采集、核酸提取纯化以及检测等步骤。微流控技术可实现核酸纯化和扩增检测的小型化和便捷化，提高检测效率。目前，SARS-CoV-2的POCT核酸检测方法主要包括RT-PCR，LAMP、CRISPR和基因测序等方式。
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图1.CharlesY.Chiu等开发了一种基于CRISPR-Cas12技术的灵敏、快速、便携的SARS-CoV-2检测方法，可以在30-40分钟内实现鼻咽拭子中新冠病*E基因、N基因的检测。
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图2.两款基于PCR方法的商品化新冠检测产品（a）香港科技大学温维佳教授团队开发的Shineway系统,（b）WizbioSolutions公司发明的WizDxF-超快速实时PCR系统。
基于POCT的免疫检测方式免疫方法针对新冠检测的研究主要可分为胶体金/免疫荧光法（层析法，LFA），酶联免疫吸附测定（ELISA）和化学发光法。大多数层析试纸检测方法会在10-15分钟内产生测试结果，具有操作简单，价格低廉，检测快速等优点。ELISA和化学发光法则具有更高的检测灵敏性和特异性，但POCT产品较少。目前，一些团队实现了采用微流控方法对新冠病*的ELISA和化学发光检测，同时，一些其他方法（例如SERS和数字免疫等）也有望用于SARS-CoV-2的检测。
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图3.POCT方法实现对于SARS-CoV-2的ELISA检测。
基于POCT的生物传感器检测方式近来，微型生物传感器由于其独特的特性（如灵敏、可靠、快速等）被应用在COVID-19的检测中。微型生物传感器通常由功能性接收器、信号转换器和信号检测器/分析器组成，可以检测到靶标样本的存在，并通过光信号、电信号等直接向最终用户反馈信息。随着纳米技术的不断发展，功能材料和强化结构的出现提高了设备的信噪比并降低了检测时间,更有利于实现便捷，快速，无需复杂的数据分析设备的可穿戴设备COVID-19检测。
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图4.（a）Fabiani等将磁珠与基于碳黑的3D电极结合，利用外部磁场实现预浓缩并省略了洗涤步骤，以实现用于SARS-CoV-2检测的小型电化学传感器。（b）Yakoh等人在纸芯片上印刷电极图案，可在30分钟内捕获SARS-CoV-2抗体以进行检测。
目前用于检测SARS-CoV-2的POCT方法可分为三类：核酸检测，免疫检测和生物传感器检测。在核酸测试方面，由Cephied，Biofire和其他公司开发的产品通过自动化仪器将核酸提取和RT-PCR扩增整合到卡盒中，可进行全自动和集成的核酸检测，从而降低了交叉污染的风险以及对检测条件的要求，并提高了检测效率。基于LAMP的新冠检测方法由于其快速和恒温的特点，已被许多研究人员用于POCT研究中，这些类型的等温扩增方法有望应用于在家庭中实现新冠病*的检测。此外，CRISPR方法使用层析试纸检测目标核酸，并且可以用肉眼观察结果，更易于实现POCT检测。测序方面，牛津大学推出的LamPORE将LAMP方法与测序相结合，从而提高了测序的检测效率。在免疫检测方面，对于新冠的POCT方法的研究和产品大多集中在基于胶体金和荧光的免疫层析检测，这些方法具有快速简单和低成本的优点。但是，由于ELISA和化学发光的结果比免疫层析的结果更准确和可靠，因此许多研究人员也在进行POCT方法实现ELISA和化学发光检测新冠的研究。在生物传感器方面，新的传感器检测技术，例如SPR方法和电化学方法等，具有快速的检测能力和较低的检测限，为新型冠状病*的检测提供了替代解决方案。但是，传感器检测由于选择性、样品预处理和制备成本等的限制，仍有很大的发展空间尽管这些方法各具优缺，但多种POCT新冠检测方法可互为补充，涵盖了COVID-19的多个发展阶段，例如筛查可疑病例，初始感染检测，疾病治疗和预后等。快速和自动化的POCT检测系统的研发将减少对实验室条件的依赖，分散筛查和检测的压力，提高检测效率，并降低交叉感染的风险。这也将是微流控领域中新型冠状病*检测的主要研究方向。在疫苗广泛使用之前，早期检测和有效控制传播途径仍然是应对COVID-19大流行的最有效方法。
香港科技大学霍英东研究院博士后宋祺，上海大学的博士研究生孙新迪为该项研究工作“Point-of-CareTestingDetectionMethodsforCOVID-19”的共同第一作者。香港科技大学温维佳教授、上海大学巫金波教授以及澳门大学周冰朴教授为本文的共同通讯作者。本研究工作得到深港创新圈D类项目，中山-香港科技大学联合创新项目，广州市博士后国际培养计划，国家自然科学基金，澳门大学科研基金等资助。
供稿人刘海涛
论文信息Point-of-caretestingdetectionmethodsforCOVID-19QiSong,XindiSun,ZiyiDai,YiboGao,XiuqingGong,BingpuZhou*（周冰朴，澳门大学）,JinboWu*（巫金波，上海大学）andWeijiaWen*（温维佳，香港科技大学）LabChip,