佛罗里达大学化学系副教授夏小虎最近获得了美国国立卫生研究院 130 万美元的 R01 资助，以继续进行前景广阔的纳米粒子研究，该研究可以大幅提高疾病检测的准确率 300 多倍。
NIH 向研究成熟度较高的科研项目(这些项目是由假设驱动的，并有像夏教授的科研项目那样强有力的初步数据)的研究人员颁发 R01 资助。
他说道：“在我们的初步实验室结果中，我们已经证明，基于纳米粒子的人工酶能够将检测灵敏度提高到比市场上现有产品高出约 300 倍。”
他的研究历时四年，重点是通过使用特制的镍铂纳米粒子与体液样本中的特定疾病生物标志物(如蛋白质和激素)结合，来提高酶联免疫吸附试验 (ELISA) 测试的诊断效果。
夏是唯一的首席研究员，但他将监督协助他的博士后和研究生。
尽管已经进行了一些用纳米粒子替代 ELISA 测试的实验，但几十年来诊断灵敏度并没有取得重大进步，夏说他的目标是通过他的纳米粒子研究实现这一飞跃。
“ELISA 技术是用于筛查各种不同疾病的最流行的技术之一，”他说。“例如，当你去医生办公室做年度体检时，血液检查可能会使用 ELISA 来检测各种不同的生物标志物。但要突破这项技术，你必须用其他东西完全取代天然酶。”
研究人员表示，从使用辣根中发现的传统过氧化物酶转向使用纳米颗粒组成的人工酶“模拟物”可以带来许多好处。夏说，纳米颗粒明显更加稳定和活跃，这意味着 ELISA 测试结果更加可靠和准确。
“在商业技术中，人们使用的是从植物中提取的天然酶，”夏说。“在我们的技术中，我们将用由金属纳米颗粒制成的人工酶代替天然酶。人工酶比天然酶更有效，这意味着我们将获得更强的颜色信号，从而大大提高该技术的检测灵敏度。”
在这项研究中，夏致力于开发和最大化纳米粒子的功能，同时通过在人类血液样本中测试不同的疾病生物标志物来展示和确认其在临床应用中的功效。他说他计划微调纳米粒子的结构，以设计出最适合诊断的人工酶。
夏说，这将是他的纳米粒子首次与临床样本相互作用。
“我们将利用独特的纳米粒子进一步提高灵敏度，并用两种癌症进行演示，”他说。“在这个项目中，我们提议在血液中检测出前列腺癌和结肠直肠癌的早期阶段。凭借我们的新技术，我们希望实现对这些癌症的早期诊断。”
如果存在目标疾病生物标志物，纳米粒子将作为传统酶的增强型人工“模拟物”，当与生物受体(如抗体)结合时，纳米粒子会以某种方式结合并发生反应，从而显示颜色。
当检测到生物标志物时，测试会产生可见的颜色输出，可用于量化其浓度。颜色越深，浓度越高。测试必须高度敏感，以防止可能延误治疗或干预的假阴性。
夏希望他的研究能揭示纳米粒子将具有创纪录的效率，能够提供更快的检测结果和更明确的样品着色对比度，同时简化测试所需的程序和设备。