简单的尿液测试使用纳米技术来检测危险的血液凝固

　　任何长时间坐在飞机上、手术恢复期卧床或服用某些药物的人都可能形成危及生命的血块。

　　目前还没有一种快速简便的方法来诊断这些血块，它们通常不会被发现，直到它们脱离并引起中风或心脏病发作。然而，麻省理工学院的一项新技术可能很快就会改变这一点:一组工程师已经开发出一种通过简单的尿液测试来检测血栓的方法。

　　在最近一期的杂志中描述了这种无创诊断，它依赖于检测凝血酶存在的纳米颗粒，凝血酶是一种关键的凝血因子。

　　该论文的资深作者、约翰和多萝西·威尔逊生物化学教授桑吉塔·巴蒂亚(Sangeeta Bhatia)说，这样的系统可以用来监测血凝块风险高的患者。

　　“有些患者凝血的风险更高，但现有的血液测试并不能始终如一地检测到新的凝块的形成，”巴蒂亚说，他也是布罗德研究所的高级副成员，也是麻省理工学院科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所(IMES)的成员。

　　该论文的主要作者是化学工程研究生Kevin Lin和IMES博士后Gabriel Kwong。其他作者还有健康科学与技术(HST)研究生安德鲁·沃伦(Andrew Warren)和前HST博士后戴维·伍德(David Wood)。

　　检测凝血酶

　　血液凝固是由蛋白质相互作用的复杂级联反应产生的，最终形成纤维蛋白，一种密封伤口的纤维蛋白。这个过程的最后一步——纤维蛋白原转化为纤维蛋白——是由一种叫做凝血酶的酶控制的。

　　巴蒂亚说，目前的血液凝固测试是非常间接的。一种被称为d -二聚体测试，它寻找纤维蛋白副产物的存在，这表明凝块正在被分解，但不会检测到它的初始形成。

　　Bhatia和她的同事基于他们去年首次报道的一项技术开发了他们的新测试，该技术用于早期检测结直肠癌。“我们意识到同样的技术也适用于血凝块，”她说。“因此，我们采用了之前开发的一种可注射纳米颗粒的测试方法，并将其制成凝血酶传感器。”

　　该系统由氧化铁纳米颗粒组成，该纳米颗粒已被食品和药物管理局批准用于人类，并被肽(短蛋白)包裹，专门与凝血酶相互作用。在注射到老鼠体内后，纳米颗粒会在全身传播。当颗粒遇到凝血酶时，凝血酶在特定的位置切割肽，释放片段，然后通过动物的尿液排出体外。

　　一旦尿液被收集，蛋白质片段可以用抗体特异性肽标签包括在片段处理样品识别。研究人员发现，在小鼠尿液中发现的这些标签的数量与小鼠肺部的血液凝固水平成正比。

　　在去年12月发表在《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上的该系统的上一个版本中，研究人员使用质谱法根据质量来区分碎片。然而，研究人员说，用抗体测试样本要简单得多，也便宜得多。

　　快速筛选

　　巴蒂亚说，她设想了这种测试的两种可能应用。一种是对那些到急诊室抱怨可能有血栓症状的病人进行筛查，让医生能够迅速对这些病人进行分诊，并决定是否需要进行更多的检查。

　　“现在他们只是不知道如何有效地确定谁来做更广泛的检查。这是你不能错过的事情之一，所以病人可以得到不必要的昂贵的检查，”巴蒂亚说。

　　另一个应用是监测血栓风险高的病人——例如，手术后需要长时间躺在床上恢复的病人。巴蒂亚正在研究一种尿液试纸测试，类似于妊娠测试，医生可以在病人手术后回家时给他们做这种测试。

　　她说:“如果病人有血栓形成的风险，你可以让他们带着10包这种小棒回家，告诉他们‘每隔一天在这个上面撒尿，如果它变成蓝色就打电话给我’。”

　　巴蒂亚计划在麻省理工学院德什潘德技术创新中心的资助下成立一家公司，将这项技术商业化。纳米粒子系统的其他应用还包括监测和诊断癌症。Bhatia说，它还可以用于追踪肝、肺和肾纤维化。