病毒是造成全球范圍內(nèi)疾病發(fā)病率和死亡率居高不下的*主要的病原體，由于病毒的大小在納米級，不便直接觀察到其形狀以及研究它們的結(jié)構(gòu).同時，病毒的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，通常只有蛋白質(zhì)衣殼及核酸內(nèi)核，這種結(jié)構(gòu)使病毒能隨著環(huán)境變化通過基因替換或基因重組等方式發(fā)生快速的突變和進(jìn)化，從而逃避免疫監(jiān)測或免疫抑制，增大病愈難度.因此，發(fā)展快速、高效的病毒檢測方法，是當(dāng)前迫切的社會需求，也始終是科研工作者不斷研究探索的方向.
目前，常用的病毒檢測方法有病原體培養(yǎng)、核酸檢測、免疫學(xué)方法等.病原體分離培養(yǎng)和核酸檢測都需要專門的實驗設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員且技術(shù)繁雜.免疫學(xué)方法有酶聯(lián)免疫吸附試驗(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)、免疫熒光、膠體金免疫層析等，其中膠體金免疫層析技術(shù)快捷方便，非常適合現(xiàn)場快速檢測，但其靈敏度低.
2007年，中國科學(xué)院閻錫蘊(yùn)院士發(fā)現(xiàn)了納米磁顆粒具有辣根過氧化物酶活性，能使辣根過氧化物酶底物3,3′,5,5′-四甲基聯(lián)苯胺(3,3′,5,5′-tetramethyl benzidine，TMB)、鄰苯二胺(o-phenylenediamine，OPD)、2,2′-二氨基聯(lián)苯胺(2,2′-diaminobenzidine，DAB)變色，增加其檢測靈敏度，從而展開了納米酶學(xué)的研究.隨著納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究及納米酶學(xué)的發(fā)展，納米酶所具有的內(nèi)在酶活性、獨(dú)特的理化性質(zhì)、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢，逐漸發(fā)展為替代天然酶的*佳選擇，基于納米酶的病毒檢測方法也吸引了大量科學(xué)家進(jìn)行探索和研究.

1 病毒概述
病毒是造成全球范圍內(nèi)疾病發(fā)病率和死亡率居高不下的*主要的病原體.艾滋病病毒(human immunodeficiency virus，HIV)在全球的蔓延，始終沒有放慢腳步，對人類造成巨大的損失；2003年，在中國橫行肆虐的重癥急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome，SARS) 令全世界人民心有余悸，從中國廣東省開始，SARS病毒在短短5個月里傳播到世界上30個國家和地區(qū)，截至2003年7月5日，全球有8 439人受到感染，812人死于SARS[1]；1997年在中國香港首次發(fā)現(xiàn)人感染禽流感病毒H5N1病例[2]，死者是個3歲男孩，在那次病毒爆發(fā)中，共有18個人受到傳染，6人死亡；2013年首次在中國安徽省發(fā)現(xiàn)的H7N9[3]，截至2015年1月10日,全國已確診134人，37人死亡，2018年H7N9的死亡率達(dá)到38%[4]；寨卡病毒(Zika virus, ZIKV)*早于1947年首次分離于非洲恒河猴，2015年引起南美洲和加勒比地區(qū)發(fā)生大規(guī)模疾病爆發(fā)，寨卡病毒感染能引起一些嚴(yán)重的潛在并發(fā)癥，如新生兒小頭癥和格林巴利綜合癥，因此引起了社會的恐慌和全球的廣泛關(guān)注[5]，2016年中國確診了一例ZIKV輸入性感染病例；中東呼吸綜合征冠狀病毒(middle east respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)首次于2012年從沙特阿拉伯2名病人體內(nèi)分離發(fā)現(xiàn)，臨床癥狀與SARS相似，所以也稱為“類SARS-CoV病毒”，從2012年6月到2015年4月20日期間沙特阿拉伯病感染人數(shù)達(dá)到981例，死亡率高達(dá)43.6%[6]；2014年，源自西非的埃博拉病毒(Ebola virus，EBoV)引起大規(guī)模疾病爆發(fā)，截止到2015年4月14日，超過25 515人感染，10 572人死亡[7].這些病毒都對人類的生命財產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅.
由于病毒的大小在納米級(20～900 nm)，相對于其他病原體，例如細(xì)菌或真菌這些在光學(xué)顯微鏡下就能觀察到的致病菌來說，只有在放大倍數(shù)達(dá)到10萬倍以上的電子顯微鏡，才能直接觀察到病毒的形狀，研究它們的結(jié)構(gòu).這使得病毒更加難以觀察、檢測和分離.
同時，病毒的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，通常只有蛋白質(zhì)衣殼及核酸內(nèi)核，這種簡單結(jié)構(gòu)使病毒能隨著環(huán)境變化通過基因替換或基因重組等方式發(fā)生快速的突變和進(jìn)化，使人類很難建立簡便、長效、普適的體系進(jìn)行病毒檢測.
除了病毒自身基因突變和進(jìn)化外，人類活動和生物遷徙等因素也會促使感染的傳播.隨著全球一體化程度的不斷深入，人群的流動性大大增加，病毒感染引發(fā)的大規(guī)模傳染病在人群中迅速擴(kuò)散，造成巨大的社會、經(jīng)濟(jì)和財產(chǎn)損失[8].
病毒感染后，有時會因為臨床表現(xiàn)不明確，病人常被誤診.快速有效的病毒檢測方法，可以明確感染是否發(fā)生以及感染病毒的類型，不僅為臨床盡早針對病因用藥和制定準(zhǔn)確的治療方案提供有效的實驗依據(jù)，而且可以立即采取公共衛(wèi)生防控措施，及時限制它們的傳播.
采用針對性強(qiáng)的診斷工具，發(fā)展快速、高效的病毒檢測方法，對疾病的診斷治療和公共衛(wèi)生的監(jiān)測都非常重要，是當(dāng)前迫切需要解決的社會問題.新的檢測方法的不斷探索，也是當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一.

2 病毒傳統(tǒng)檢測方法
2.1 病原體分離培養(yǎng)法
傳統(tǒng)的病毒檢測方法是直接從病體血液、組織或分泌物中分離出病毒，接下來進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)或組織培養(yǎng)，通過觀察病毒導(dǎo)致的細(xì)胞病變效應(yīng)來量化感染病毒，通過檢測半數(shù)組織細(xì)胞感染劑量(50% tissue culture infective dose，TCID50)衡量病毒滴度，這是證實病毒感染的準(zhǔn)確指標(biāo)，也是病毒檢測的“金標(biāo)準(zhǔn)”.
病原體分離培養(yǎng)法的關(guān)鍵點(diǎn)就是選擇適合病毒體外培養(yǎng)的細(xì)胞系和培養(yǎng)條件，這些并不容易獲得，而且不是所有病毒都可以培養(yǎng)，例如：諾如病毒(Norovirus)[9]以及乙肝病毒(hepatitis B virus, HBV)[10]就不能通過現(xiàn)有實驗室的任何宿主細(xì)胞系進(jìn)行培養(yǎng)，因此應(yīng)用范圍較為局限.同時，分離培養(yǎng)法耗時、耗力、實驗花費(fèi)大[11]，這些缺點(diǎn)都與當(dāng)前發(fā)展快速、便捷的檢測方法不相適應(yīng).

2.2 免疫學(xué)檢測
免疫系統(tǒng)具有識別外來抗原性異物的功能，病毒作為外來入侵的抗原，入侵人體后能被人體免疫系統(tǒng)識別，并產(chǎn)生特異性抗體.病毒血清學(xué)檢測就是利用抗原抗體特異性識別和結(jié)合的原理檢測病毒及其抗體的技術(shù).血清學(xué)檢測常用方法包括酶聯(lián)免疫吸附試驗、放射免疫試驗、化學(xué)發(fā)光免疫測定、免疫熒光方法、免疫印跡方法以及免疫層析試驗等.
這些技術(shù)的主要原理都是利用特異性抗體與酶、放射性物質(zhì)、化學(xué)發(fā)光或者熒光物質(zhì)這樣的信號報告系統(tǒng)相結(jié)合，產(chǎn)生底物復(fù)合物后經(jīng)酶的作用發(fā)生顏色變化或者發(fā)出熒光、放射線等，來反映和指示病毒是否存在[8].這些方法不需要分離出病毒，操作相對方便，很多試劑也已經(jīng)商品化.但是像腸道病毒、鼻病毒這樣具有廣泛的抗原異質(zhì)性、缺乏交叉反應(yīng)抗原的病毒，血清檢測的準(zhǔn)確性和可靠性就受到很大挑戰(zhàn)，假陽性率較高[12].
在這些免疫學(xué)實驗中，膠體金免疫層析技術(shù)*為快速簡便，適合現(xiàn)場檢測，但其靈敏度較低的缺點(diǎn)限制了其廣泛推廣.

2.3 核酸檢測
1985年，核酸擴(kuò)增——聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)的發(fā)展和應(yīng)用[13],使得病毒檢測拓展到可直接檢測病毒的遺傳物質(zhì)，基于 PCR 技術(shù)開展病原體檢測的方法也得到廣泛應(yīng)用，陸續(xù)發(fā)展起來的反轉(zhuǎn)錄酶聚合酶鏈反應(yīng)(reverse transcriptase-polymerase chain reaction，RT-PCR)、核酸雜交、基因芯片等方法，更是大大加速了醫(yī)學(xué)檢驗事業(yè)的發(fā)展.但檢測核酸的方法雖然靈敏度相對較高，但也存在一些弊端，如需要專業(yè)的技術(shù)人員操作，設(shè)備昂貴，需要特殊的實驗條件.
核酸檢測方法在病毒檢測中耗時比較長，是該方法的一大弊端.例如：Shigemoto等[14]用多重?zé)晒釸T-PCR方法檢測諾如病毒，實驗需要的時長6 h；劉樂庭等[15]采用基于核酸序列的擴(kuò)增技術(shù)，能準(zhǔn)確檢出H7亞型禽流感病毒，但通常需要4～6 h；在HIV病毒的血液篩查中應(yīng)用*廣泛的定量核酸檢測方法是反轉(zhuǎn)錄 PCR法，利用雅培和羅氏等制造商提供的自動血漿處理器和檢測設(shè)備，檢測過程均需要6～8 h[16].相比較，Duan等[7]用納米酶試紙條的方法檢測埃博拉病毒，30 min內(nèi)就能得到精確的檢測結(jié)果，消耗時長的優(yōu)劣非常明顯.
這些因素都導(dǎo)致核酸檢測方法不能完全滿足病毒快速篩查和實時檢測的需求.

3 納米酶的發(fā)展
酶是生物有機(jī)體內(nèi)具有特定催化功能的蛋白質(zhì)、核酸或蛋白-核酸復(fù)合體.天然酶催化效率相當(dāng)高，并且具有底物專一性，但是天然酶穩(wěn)定性差，容易失活，并且價格昂貴、不易獲得.用化學(xué)方法合成既具有酶活性，又成本低廉、便于大量獲得，還能在非生理條件下應(yīng)用的人工模擬酶，一直是科學(xué)家努力的方向.
閻錫蘊(yùn)院士課題組2007年首次研究發(fā)現(xiàn)無機(jī)納米材料本身具有類似天然酶的催化活性[17-18],打破Fe3O4納米材料被認(rèn)為是惰性無機(jī)物的傳統(tǒng)觀念，并建立過氧化物納米酶動力學(xué)及催化活性檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法[19],開啟了新一代人工模擬酶發(fā)展和應(yīng)用的新篇章.
納米酶是本身具有酶活性的納米材料，它完全不同于過去將天然酶或者催化配基固定在納米材料上從而發(fā)揮催化作用的物質(zhì)[17].自2007年被首次發(fā)現(xiàn)后，已有上百種納米酶被發(fā)現(xiàn)，模擬催化活性有過氧化物酶家族的過氧化物酶[20-21]、谷胱甘肽過氧化物酶[22]、鹵素過氧化物酶[23]等，氧化酶家族的葡萄糖氧化酶[24]、亞硫酸氧化酶[25]等，以及過氧化氫酶[26]和超氧化物歧化酶[27]等.目前，全世界已經(jīng)有超過200個研究團(tuán)隊從事納米酶研究，尤其在過去5年里有超過1 100份關(guān)于納米酶的研究報告發(fā)表[28].

3.1 納米酶的優(yōu)勢
納米酶相較于天然酶和其他人工模擬酶，具有獨(dú)特的性能和優(yōu)勢.**，納米酶可以大規(guī)模生產(chǎn)，價格相對低廉.由于天然酶在體內(nèi)的含量很低，比較難以大量獲得，人工合成酶的過程復(fù)雜，成本較高，而無機(jī)納米酶物質(zhì)相比就很容易生產(chǎn)，且成本低、效率高.第二，納米酶具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性.Gao等[18]在研究中發(fā)現(xiàn)300 nm粒徑的Fe3O4磁納米顆粒在pH為1～12、溫度為25～60 ℃、H2O2濃度為0.001～2.260 mol/L的范圍，均具有酶活性.而天然酶的成分大多是蛋白質(zhì)，遇到熱、酸、堿等非生理條件，很容易變性失活.第三，納米酶很容易循環(huán)再利用.納米酶在催化過程中沒有物質(zhì)損失，可重復(fù)利用，并且回收相對便利，例如磁性納米材料通過外加磁場即可回收.第四，納米酶雙功能甚至多功能的理化特征，是天然酶或者其他人工模擬酶不可比擬的.**，納米顆粒由于受到量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等作用，往往具有電學(xué)、磁性、光學(xué)等獨(dú)特性質(zhì)，例如碳納米點(diǎn)不僅具有催化活性，還可產(chǎn)生熒光[29];其次，納米酶能夠隨著環(huán)境變化改變活性或者酶的類型，比如在酸性環(huán)境下(pH=3.6) Fe3O4納米酶表現(xiàn)出過氧化物酶的活性，而在中性或者堿性條件下表現(xiàn)出過氧化氫酶的活性[18];并且由于納米材料比表面積大，表面電荷豐富，往往表面相原子配位不足，納米材料表面形態(tài)復(fù)雜，可以實現(xiàn)異原子摻雜或者引入配體，實現(xiàn)多功能一體化.
鑒于納米酶所具有的穩(wěn)定性高、價格低廉和酶活性可調(diào)節(jié)等特性，將納米酶方法應(yīng)用到病毒檢測中不僅符合當(dāng)前發(fā)展實時快速檢測技術(shù)的趨勢，而且具有特殊的優(yōu)勢.**，利用納米酶的多功能理化特征，將磁納米材料的催化性能、磁性與顯色效應(yīng)結(jié)合，使催化、分離與顯色指示同步實現(xiàn)，簡化實驗步驟，縮短實驗時間；第二，納米酶在病毒檢測中通過顯色反應(yīng)，使檢測信號擴(kuò)大，不僅快速高效，靈敏度也顯著提高；第三，金屬納米材料在催化反應(yīng)過程中磁性不會發(fā)生改變，通過外加磁場能對納米酶進(jìn)行有效分離和回收，可實現(xiàn)重復(fù)利用.

3.2 納米酶的催化機(jī)制
納米酶受量子尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)、表面修飾等因素影響，催化活性主要取決于納米材料表面的電子轉(zhuǎn)移狀況，通過調(diào)節(jié)納米材料的大小、形狀、結(jié)構(gòu)、表面取代基等，改變納米酶的催化活性.許多納米酶具有相同的催化活性，但是催化機(jī)制并不相同.下面以幾種主要的納米酶為例，簡要闡述其催化活性和催化機(jī)制.

4 納米酶在病毒檢測中的應(yīng)用
由于納米酶具有較高的穩(wěn)定性、低廉的價格和可調(diào)節(jié)的生物酶活性，越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)用在體外檢測方面也顯示出強(qiáng)大的適用性和較強(qiáng)的靈敏度.

4.1 基于納米酶的免疫試紙條法
閻錫蘊(yùn)課題組繼首次發(fā)現(xiàn)納米酶之后，充分利用納米酶的多功能理化特征，將磁納米材料的催化活性、磁性與顯色效應(yīng)相結(jié)合，2015年成功研制用于埃博拉病毒(EBoV)快速檢測的“納米酶試紙條”[7].該技術(shù)將傳統(tǒng)試紙條中的膠體金替換為磁納米酶，利用納米酶的磁性特征對樣品進(jìn)行分離和富集，同時利用納米酶的催化特性使底物顯色，測試靈敏度比常規(guī)試紙條法高100倍.納米酶試紙條的設(shè)計方案如圖1所示，圖1(a)為標(biāo)準(zhǔn)膠體金試紙條法；圖1(b)用磁性納米材料(magnetic nanoparticles，MNPs)代替膠體金作為探針，磁性納米材料探針本身具有酶活性，能夠催化底物發(fā)生顯色反應(yīng)，增強(qiáng)信號作用，使結(jié)果肉眼可見.
這項新技術(shù)不僅為埃博拉等病毒的快速檢測提供了一種簡便手段，還可以通過切換探針上的抗體種類，應(yīng)用于新布尼亞、流感等其他病毒的檢測，隨著科研人員的廣泛研究，納米酶在病毒檢測應(yīng)用上發(fā)揮了越來越重要的作用.
劉鍵等[3]建立的免疫磁珠酶催化技術(shù)，用于H7N9流感病毒高靈敏檢測，靈敏度比膠體金法可提高1～2個數(shù)量級.該方法利用磁納米顆粒具有過氧化物酶活性的特征，將H7N9鼠單克隆抗體M-H7N9與磁珠納米顆粒孵育交聯(lián)，做成免疫磁納米抗體探針.用硝酸纖維素膜制作免疫磁納米酶催化試紙條，檢測線(T線)噴涂H7N9兔多克隆抗體R-H7N9，對照線(C線)噴涂羊抗鼠抗體.混合免疫磁納米抗體探針與待測溶液，插入免疫磁珠酶催化試紙條.
高敏感免疫磁珠酶催化試紙條檢測技術(shù)如圖2所示，當(dāng)免疫抗體探針與樣品中的H7N9病原體結(jié)合后，層析至試紙條的檢測線(T線)與對照線(C線)時，就會被T線噴涂的抗體捕獲、與C線處的羊抗鼠抗體結(jié)合，在2條線處形成磁珠納米顆粒的聚集，這時加入過氧化物酶的底物如DAB，在過氧化氫存在下，磁性納米顆粒的酶催化DAB發(fā)生顯色反應(yīng)，生成的大量棕褐色沉淀將檢測信號放大，實現(xiàn)H7N9的快速高敏感檢測.

4.2 基于納米酶的比色免疫測定法
呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus, RSV)是副黏病毒屬的單鏈RNA病毒[42],能導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病，RSV還能誘發(fā)其他疾病，雖然致死率不高，但是會造成全球范圍的健康問題，由于目前缺乏安全有效的疫苗，發(fā)展高靈敏度的病毒檢測方法，進(jìn)行早期診斷和治理尤為重要.
Zhan等[43]創(chuàng)建了基于汞離子- 金納米顆粒- 氧化石墨烯雜交體的比色免疫方法，檢測呼吸道合胞病毒.該方法用雜交體與病毒抗體連接，通過抗原抗體結(jié)合并在過氧化氫存在下與過氧化物酶底物TMB反應(yīng)并顯色，病毒檢出限(limit of detection, LOD)達(dá)到0.04 pg/mL，比商業(yè)化的酶聯(lián)免疫測試盒(LOD：4 pg/mL)靈敏度高100倍.
該方法應(yīng)用了納米材料的過氧化物酶活性，同時采用金納米顆粒(AuNPs)與氧化石墨烯(graphene oxide, GO)雜合，如圖3所示，使金納米顆粒附著在氧化石墨烯片層表面，達(dá)到較高的分散度，受這種協(xié)同作用機(jī)制的影響，相對于單獨(dú)存在的金納米顆粒或氧化石墨烯，雜交體表現(xiàn)出顯著提高的過氧化物酶活性.在H2O2存在下，能夠使TMB氧化產(chǎn)生顏色反應(yīng).
然而，納米酶會因為表面加載血清蛋白或DNA而降低酶活性[44-45],納米酶的作用機(jī)制表明，酶底物結(jié)合位點(diǎn)在納米材料表面，而納米酶如果與其他生物分子相連接，生物分子會占據(jù)酶表面積，阻礙底物結(jié)合，甚至?xí)鹈妇奂瑥亩档兔富钚?研究表明，金納米顆粒表面沉積大量的金屬原子或者金屬離子能夠增強(qiáng)金納米的酶活性[46-47],Ag+、Li+、Pb2+、Hg2+、Al3+、Pt4+等離子都表現(xiàn)出增強(qiáng)酶活性的能力，尤其是Hg2+-Au的金屬親和性，Hg2+使金納米顆粒表面聚集大量的汞原子，比其他金屬離子更能提高酶活性.金納米顆粒- 氧化石墨烯因為結(jié)合了病毒抗體使酶活性喪失，但是Hg2+的摻雜能夠恢復(fù)其過氧化物酶活性.
該方法的設(shè)計思路充分考慮了納米酶的特點(diǎn)和催化機(jī)制，用納米酶代替容易失活的天然酶，同時根據(jù)納米酶特點(diǎn)使催化與顯色反應(yīng)一體化，簡化了實驗步驟，提高了靈敏度.

4.3 基于納米酶的熒光測定法
HIV病毒是導(dǎo)致人類獲得性免疫缺陷綜合癥(acquired immune deficiency syndrome, AIDS)的致病菌，屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒屬，其基因組是2條相同的RNA.目前HIV病毒檢測多采用血清病毒抗體的檢測方法，但是人體感染HIV病毒后短則幾周、長到幾個月體內(nèi)才會產(chǎn)生抗體，所以不利于早期診斷.而人體感染HIV后宿主細(xì)胞能迅速產(chǎn)生HIV DNA，針對HIV DNA的檢測能夠?qū)崿F(xiàn)快速、早期診斷[48].
Lin等[49]設(shè)計的基于納米酶“三明治”復(fù)合物熒光檢測方法，用結(jié)合納米酶和安培紅(amplex red, AR)的HIV病毒互補(bǔ)DNA片段檢測病毒DNA，將病毒HIV互補(bǔ)DNA裂解為2段，其中一段CHIV1與PtAu合金納米顆粒相連，形成寡聚核酸鏈修飾的合金納米顆粒CHIV1-PtAuNPs,另一段CHIV2與磁性納米顆粒MNPs相連接.
與HIV DNA混合共育后形成“三明治”復(fù)合物CHIV1-PtAuNPs/DNA/CHIV2-MNPs,磁性納米顆粒MNPs與靶標(biāo)DNA結(jié)合后，能通過外加磁場定向分離，經(jīng)過吸附、清洗和解吸，將靶標(biāo)物質(zhì)與其他樣品殘余分離，從而得到高濃度和高純度的靶標(biāo)結(jié)合分子；雙金屬納米顆粒PtAuNPs具有過氧化物酶活性，與靶標(biāo)DNA結(jié)合后，經(jīng)過外加磁場分離，不會被去除，在過氧化氫H2O2存在下能催化氧化非熒光底物安培紅AP成為熒光性很強(qiáng)的試鹵靈(resorufin)，好似打開熒光開關(guān)，被熒光儀記錄，LOD達(dá)到5×10-12 mol/L.非靶標(biāo)DNA因為不能與PtAuNPs和MNPs結(jié)合形成“三明治”復(fù)合物，通過外加磁場分離作用能把DNA和PtAuNPs去除，溶液加入安培紅AP不能產(chǎn)生熒光.
該方法利用了雙金屬納米酶的過氧化物酶活性，在過氧化氫存在下能把無熒光性的底物氧化成為具有強(qiáng)熒光性的物質(zhì)，同時利用納米酶的磁性分離去除未結(jié)合的DNA，創(chuàng)建了無酶、無熒光標(biāo)記的熒光檢測方法，簡化檢測過程，增加特異性，提高檢測靈敏度.

4.4 基于納米酶的酶聯(lián)免疫吸附法
麻疹病毒(measles virus, MV)屬副黏病毒[50],是麻疹的病原體，在兒童當(dāng)中是一種常見的急性傳染病.麻疹傳染性*強(qiáng)，任何沒患過麻疹又沒接種過麻疹疫苗的人接觸后幾乎全部發(fā)病，病癥以皮丘疹、發(fā)熱及呼吸道癥狀為特征.
Long等[51]在麻疹病毒檢測中，采用具有過氧化物酶活性的“金核鉑殼”納米棒(Au@Pt NRs)與抗原結(jié)合，建立基于納米酶的酶聯(lián)免疫吸附法，麻疹病毒的檢出限為10 ng/mL，是商品化酶聯(lián)免疫吸附試劑盒檢出限的1 000倍.該方法利用鉑的優(yōu)秀催化作用，同時為避免鉑容易產(chǎn)生的聚集而影響酶活力，使鉑附著在金納米棒的表面，增加鉑的分散度，增強(qiáng)酶活力.
如圖4所示，在該方法中，納米酶抗原復(fù)合物探針是由“金核鉑殼”納米棒(Au@Pt NRs)與麻疹抗原結(jié)合形成，96孔板預(yù)先由鼠抗人抗體IgM包被，麻疹抗體IgM通過孵育與固相結(jié)合，經(jīng)過洗脫，非特異性交聯(lián)的部分被洗脫掉.納米酶抗原復(fù)合物探針加入后，探針中的抗原被麻疹抗體捕獲，探針被吸附到固相載體.洗脫掉未結(jié)合成分后，加入過氧化物酶底物TMB和過氧化氫，在納米酶作用下發(fā)生顯色反應(yīng)，從而使靈敏度提高3個數(shù)量級.

4.5 基于納米酶的適配體探針顯色法
人諾如病毒(human Norovirus，NoV)是杯狀病毒科中諾如病毒屬的一種病毒，能在全球范圍內(nèi)引起急性腸胃炎的食源性病原體，食品基質(zhì)的復(fù)雜性很大程度上影響了病毒檢測的效果.當(dāng)前，諾如病毒定量檢測的“金標(biāo)準(zhǔn)”是基于基因擴(kuò)增技術(shù)的方法，例如逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈反應(yīng)等，雖然也有一些其他方法被報道，但是當(dāng)前檢測敏感性*強(qiáng)的是一種以適配體探針結(jié)合諾如病毒的電化學(xué)傳感器方法[52],檢測鼠諾如病毒(murine Norovirus, MNV)的檢出限LOD達(dá)到6 000 MNV/mL，這個值仍然遠(yuǎn),遠(yuǎn)達(dá)不到病毒感染劑量中值(50% infective dose, ID50)的*低限度.
在實驗中，由于MNV是一種易于培養(yǎng)的傳染性人諾如病毒的替代物，Weerathunge等[53]通過MNV模型，建立起適配體AG3與金納米酶相結(jié)合的適配體探針顯色法，病毒檢出限LOD達(dá)到30 viruses/mL，是目前為止檢出限的*低值，而且檢測時間只要10 min.
Weerathunge等建立的適配傳體探針顯色法，是將具有過氧化物酶活性的金納米顆粒(gold nanoparticle, GNP)表面結(jié)合MNV衣殼蛋白特異性適配體AG3，適配體AG3的結(jié)合使金納米酶失去酶活性，金納米顆粒被鈍化.將這種被鈍化的GNP-AG3偶聯(lián)物作為探針，檢測待測液中的MNV，一旦有病毒，適配體AG3就會與病毒衣殼蛋白特異性結(jié)合并改變AG3的構(gòu)象，適配體AG3構(gòu)象改變后即從金納米顆粒表面解離下來，從而恢復(fù)了金納米顆粒的過氧化物酶活性，在H2O2存在下使TMB溶液顯藍(lán)色.對于其他病毒或者蛋白質(zhì)，適配體AG3不會與之結(jié)合，納米酶就無法恢復(fù)活性，因此不發(fā)生顯色反應(yīng).
該方法利用納米酶過氧化物酶活性及納米酶會因為表面加載蛋白或核酸而降低酶活性的特征，使用病毒特異性結(jié)合適配體作為酶活性的開關(guān)，結(jié)合使酶活性喪失，解離使酶活性恢復(fù)，同時利用納米酶的顯色反應(yīng)特征，建立起靈敏度高且快速簡便的診斷方法.

5 結(jié)論
對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的納米酶催化機(jī)制進(jìn)行了梳理和歸納，綜述了近年來基于納米酶在病毒檢測方面的新技術(shù)、新方法.隨著納米酶、材料科學(xué)、分析技術(shù)等領(lǐng)域新研究新成果的不斷涌現(xiàn)，*大地促進(jìn)了實時快速檢測技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場檢測范圍不斷擴(kuò)大，不僅精準(zhǔn)度高、可靠性強(qiáng)，而且快速、簡便、經(jīng)濟(jì)、高效，非專業(yè)人員也便于操作.納米酶有望替代天然酶，不僅在病毒檢測領(lǐng)域，而且在其他生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、疾病治療等各領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用.

納米酶的研究同時也面臨許多挑戰(zhàn)，在病毒檢測領(lǐng)域，需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個問題：
1) 納米酶具有天然酶所不具備的可調(diào)節(jié)性和可設(shè)計性，納米酶的形貌、尺度、表面修飾狀況、組成成分的比例、反應(yīng)體系微環(huán)境等，都能夠影響酶的活性甚至改變酶的屬性，因此設(shè)計基于納米酶的檢測方法時，要充分考慮這些因素，反復(fù)摸索適合的條件，才能構(gòu)建更加高效的實驗方法.
2) 納米酶缺乏特異性[54],表面修飾雖然能夠提高特異性，但是會影響酶活力，如何設(shè)計巧妙的級聯(lián)作用，利用好特異性與表面修飾的關(guān)系，需要扎實的生物學(xué)理論基礎(chǔ)和不斷創(chuàng)新思維的結(jié)合.
3) 納米酶具有可塑性和多功能性，因此需要繼續(xù)深入研究納米酶的催化機(jī)理，通過對比天然酶的活性及作用機(jī)制，設(shè)計合適的納米酶以適應(yīng)多領(lǐng)域的應(yīng)用需求.
4) 納米材料易于聚集，具有不穩(wěn)定性，這也是納米酶在應(yīng)用方面的一個挑戰(zhàn)，在應(yīng)用中往往需要設(shè)計納米酶與化學(xué)惰性強(qiáng)、表面積大的物質(zhì)形成復(fù)合物，使納米顆粒不易聚集，充分發(fā)揮酶的作用，這些都是需要考慮的方面.