家用无创快速检测仪重点解决了病毒检测这一环节，如果能和互联网医院、慢病管理、药企等达成合作，形成检测——诊断——治疗——管理的闭环服务体系，将增强产品的使用粘性。大家好，相信这几天各位读者已经或多或少感受到奥密克戎的威力了，笔者的朋友圈已经大范围中招了，目前笔者也是以带阳的状态来写的这篇文章。至于是不是小感冒，那就见仁见智，相信大家自己心里已有判断。

目前来看，全民大范围的感染已经不可避免，在疫情放开之后，还有没有必要继续做日常化的新冠病毒检测呢?

笔者认为，还是有必要的。不管是学校复课，工厂复工，又或是大规模的考试，只要涉及到大规模人群聚集的场所，都应该尽可能避免发生群体感染或二次感染。

不过，目前全国各地的免费核酸点已经大量的裁撤，而抗原目前还处在供不应求的抢购状态，加上感染人数呈现指数级的增长，这也给病毒检测提出了新的挑战。

目前，在新冠病毒检测领域，核酸检测是大量采用的检测方式，通过核酸检测，再结合血液、CT等化验检验方法，一般就能对感染者进行确诊或排除感染。核酸检测要经过较多的步骤，因为核酸是隐藏在病毒颗粒内的，所以先要将病毒裂解，再把裂解后的病毒中RNA提取出来，提取完后还要做一个逆转录，把RNA变成DNA，再用聚合酶链式反应PCR的方法来进行扩增，最后通过荧光染色检测。所以，它对检测场所和检测人员的技术水平要求也较高，需要专门的实验室和经过专业训练的人员来操作。抗原的优点在于可随时随地自测，缺点是反应速度较慢，发烧完了才能测到，而且偶尔会出现检测不准的情况。

实际上，所有的检测方式最后只会回归2种趋势，一种就是类似验孕棒那种即时检验，买回家立马就可以测;另一种就是全自动、大规模，送到检验所快速自动化完成。

有没有一种检测方法，能够满足大批量、低成本、可自测的要求呢?

什么是SPR生物技术?

SPR(Surface plasmon resonance，表面等离子体共振)是一种光学传感技术。基于该技术的检测仪器，可用于生物分子间亲和力、结合特异性、浓度定量、结合动力学和热力学分析等，被广泛应用在药物筛选、生命科学等领域。

1902 年，科学家Wood 在光学实验中首次发现了SPR 现象，但对该原理的解释和应用一直发展缓慢。直到1990 年，瑞典的Biacore AB 公司(后被GE 收购，2019年这块业务被丹纳赫以超过20 亿美金的价格再次收购)，基于SPR 技术开发了首台商品化仪器——Biacore分子相互作用仪，并不断改进迭代。目前已成为该领域的金标准。

随着全球生物制药的迅速发展，新的生物药分析检测技术亦层出不穷，SPR技术作为其中一员，凭借着其突出的准确性、稳定性和高重复性，在2016年被正式收录到美国和日本的药典。

这里介绍一下SPR技术的基本原理，基本原理太复杂的就不说了。简单来说SPR本质是一种物理光学现象，通过光线折射的不同角度来匹配不同的参数。在检测不同的目标时，光线折射角度都不同。

倏逝波原理示意图

倏逝波：是指当光波从光密介质入射到光疏介质时，发生全反射而光疏介质一侧所产生的一种电磁波。

本来这个SPR技术主要是用在分子相互作用仪上的，而分子相互作用仪主要是用在制药领域。一台分子相互作用仪的价格非常昂贵，这是笔者查到的作用于分子相互作用仪上的SPR传感器，一个就卖到几百美金，贵的甚至卖到几千美金。分子作用仪的价格更是高达几百万，Biacore作为分子相互作用仪的金标准，价格也是最贵的。S200和 T200在200—300万元之间。

SPR 技术也可用于病毒抗原定量检测。 主要有两种技术原理，一种是注入病毒颗粒通过病毒纤维蛋白与CAR 受体结合;另一种是用病毒六邻体蛋白与FX蛋白结合。其中CAR受体或FX 蛋白被固定在传感器芯片上，并使用分子相互作用仪系统检测。

2020年，新冠病毒开始全球大流行。世界首个新冠病毒(2019-nCoV)突刺蛋白的冷冻电镜结构研究出炉之时。不仅采用冷冻电镜技术解析了新型冠状病毒的S蛋白结构，还利用SPR技术分析了新冠病毒S蛋白与ACE2的亲和力，是SARS病毒的10到20倍，从而揭晓了新冠病毒肺炎强传染性的原因。

Nicoya公司于2020年开始用SPR 技术进行的SARS-CoV-2研究。在传感器表面放上新冠病毒S蛋白的对应抗体，然后用一束光照射这个传感器的表面上让光反射。接下来用待检测的溶液通过这个表面，如果检测溶液里没有新冠病毒，这个光的反射就不会发生变化，如果这里边有新冠病毒，那么抗体就会和新冠病毒结合，从而导致传感器表面结构和质量发生了变化，进而折射的光就发生了角度变化。因而检测样品中是否含有病毒。不过Nicoya公司采用的SPR技术仍然是2D平面技术，无法解决成本高昂和大批量量产的问题。

在全球新冠病毒(COVID-19)爆发期间，Biacore大力推广旗下 SPR仪器，进行病毒浓度定量分析，成为核酸检测之外的方法之一。而且拥有更高的灵敏度，能有效降低核酸检测假阴性的问题。基于传统SPR 技术的分子相互作用仪应用广泛，但也有一定局限性。由于其采用的是二维平面芯片，只能从2 个维度收集信号数据。这导致需要复杂精密的光路系统来捕捉微弱信号，仪器价格昂贵(200万元/台以上)，只有大型企业/机构用得起。

什么是3D纳米SPR技术?

直到，SPR技术被国产化。

2019年，中国的量准Xlement开发了新一代3D纳米SPR芯片，实现技术突破，极大降低了原有应用成本，打破分子相互作用仪国外垄断的格局，并开拓了新的C端应用场景。本来量准开发的3D纳米SPR技术，是针对分子相互作用仪市场，据了解，量准公司的Xlement SPR100，仅为Biacore 的1/10，约20—30万元/台。芯片耗材单价3000—4000 元。这个成本相当于国外同行的1/10了。

传统的SPR技术二维芯片，来源：GE

量准Xlement 的最大突破，是在原有SPR技术基础上，将光学芯片由原来的二维基膜变成了三维基膜。三维基膜的芯片将信号放大了千倍以上，带来更高的检测灵敏度和更低的分子浓度检测下限。同时，也不再需要传统复杂的光路系统来捕捉微弱的信号，变成了简单的LED光源和光电二极管，这极大简化工艺路径，从而降低成本。

3D 纳米SPR 芯片外观图和电镜结构图，来源：量准Xlement

利用3D 纳米 SPR技术，重点利用浓度定量分析的功能，还可以研发各类超敏生物芯片，使该技术用于小型化、便携式快速检测仪器成为可能。

家用便携式快速核酸检测仪还有多久?

基于3D 纳米 SPR技术可以开发各种家用无创快速检测仪器，来源：量准Xlement

随着2020年新冠病毒的大爆发，一个新的市场出现了，面向C端的基于3D 纳米 SPR技术的便携式家用无创快速检测仪，可满足多种不同的病毒检测。3D纳米 SPR技术作为一项通用技术平台，除了CRP之外，还可以开发其他各种家用无创快速检测仪器(根据不同生物芯片)，可以检测大量生化指标。家用无创快速检测仪重点解决了病毒检测这一环节，如果能和互联网医院、慢病管理、药企等达成合作，形成检测——诊断——治疗——管理的闭环服务体系，将增强产品的使用粘性。

2020年，量准(上海)实业与华中科技大学、相关芯片企业联合研发出全球首款Nano SPR(纳米表面等离子共振)生物芯片，并入孵武汉光电工研院，加速推动SPR生物检测方法拓展到临床医学体外诊断领域。

据介绍，核酸检测时，搭载这款芯片的试剂盒和便携检测设备，可从多个维度收集信号数据，将信号放大千倍以上，获得更高的检测灵敏度和更低的分子浓度检测下限，能15分钟快速检测出新冠病毒。目前，该公司多款检测产品取得欧盟CE认证，并出口海外。

量准创始人、华中科技大学特聘教授刘钢表示，Nano SPR平台原理上可检测任意物质，在科研、临床诊断、动物防疫和制药工业等多个领域应用前景广泛。本轮融资后，量准将继续优化其数字芯片自主专利技术，进一步提高检测的通量和灵敏度，让这一芯片更广泛地应用到药物检测和筛选等领域。

不过，值得一提的是，2020年就已经出现的Nano SPR(纳米表面等离子共振)生物芯片，到了2022年并没有实现产品的量产化，问题出在哪里呢?据某业内人士透露，主要问题可能出在精密测光部分。不过，好消息是目前这个问题已经被解决。也就是说可量产低成本的便携式测试仪有望实现量产，未来的产品形态可能就是一台几百元的便携式家用测试仪，加上一次性的测试试纸。届时或可解决大规模复工、复产、复校面临的检测难题。