【检测技术科普】新冠抗原检测（快检）技术详解

新冠病毒（SARS-CoV-2）全球大流行催生了多种检测技术的快速发展，其中抗原检测以其快速、便捷、低成本的特点，成为核酸检测的重要补充手段。本文详细解读新冠抗原检测的技术原理、操作流程、临床应用及结果判读，帮助临床工作者和公共卫生人员全面理解这一POCT技术。

一、概述

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）属于β属冠状病毒，其病毒颗粒由脂质包膜和核衣壳组成。包膜上镶嵌有刺突糖蛋白（S蛋白）、包膜蛋白（E蛋白）和膜蛋白（M蛋白），内部为核衣壳蛋白（N蛋白）包裹的病毒基因组RNA。

针对SARS-CoV-2的检测方法主要分为核酸扩增检测（NAAT）、抗原检测和抗体检测三大类。其中，抗原检测是通过免疫学方法直接检测病毒蛋白（抗原）来判断是否存在病毒感染的技术，通常采用侧向层析免疫测定（lateral flow immunoassay, LFIA）格式，称为抗原检测快速诊断测试（antigen-detection rapid diagnostic test, Ag-RDT）[1]。

2022年3月11日，国务院应对新型冠状病毒肺炎联防联控机制综合组印发《关于印发新冠病毒抗原检测应用方案（试行）的通知》，决定在核酸检测基础上增加抗原检测作为补充，适用于基层医疗卫生机构就诊患者、隔离观察人员以及有自测需求的社区居民[2]。世界卫生组织（WHO）也在其COVID-19病例定义中明确，抗原检测阳性可作为SARS-CoV-2感染的"确诊病例"依据[3]。

二、技术原理

2.1 双抗体夹心法——免疫层析技术核心

目前市售的新冠抗原检测试剂盒绝大多数采用双抗体夹心免疫层析法（sandwich immunoassay），以检测病毒N蛋白（核衣壳蛋白）为主要靶标[4]。

其核心原理分为三个关键步骤：

第一步：样本处理与抗原释放。 采集的鼻拭子或鼻咽拭子样本浸入样本处理液（裂解缓冲液）中，处理液中的表面活性剂和裂解成分破坏病毒包膜，释放出病毒内部的N蛋白抗原。

第二步：抗原-抗体结合与层析迁移。 将处理后的样本滴加到检测卡的加样孔中，液体会通过毛细作用沿硝酸纤维素（NC）膜向前迁移。在结合垫上预固定有胶体金（或荧光微球）标记的鼠抗SARS-CoV-2 N蛋白单克隆抗体，当样本中的N蛋白抗原流经结合垫时，与金标抗体结合形成"抗原-金标抗体"复合物。

第三步：捕获与显色。 复合物继续向前迁移至检测线（T线）处，T线上预固定有另一株识别不同表位的抗SARS-CoV-2 N蛋白单克隆抗体，捕获复合物形成"固定抗体-抗原-金标抗体"三明治结构，金颗粒富集后呈现肉眼可见的红色/紫红色条带。质控线（C线）上固定有抗小鼠IgG抗体（或抗鸡IgY抗体），可捕获未结合的金标抗体，显色说明测试有效[5]。

2.2 标记物类型

根据标记物的不同，抗原检测试剂可分为以下类型：

• 胶体金法：最主流的技术，利用氯金酸在还原剂作用下形成的金纳米颗粒（20-40 nm）作为标记物。金颗粒在T线富集后直接显红色，无需仪器，目视判读。优点是操作简便、成本低廉、稳定性好。
• 荧光免疫层析法：以荧光微球或量子点作为标记物，需要便携式荧光读数仪定量检测。灵敏度通常高于胶体金法，但需要设备支持。
• 乳胶法：以彩色乳胶颗粒为标记物，目视判读，灵敏度和稳定性介于胶体金和荧光法之间[6]。

三、操作流程

3.1 标准操作步骤

新冠抗原自测试剂盒通常包含以下组件：检测卡（密封包装）、样本处理液（含裂解缓冲液的滴管瓶）、无菌拭子（鼻拭子或鼻咽拭子）、说明书。

操作步骤（以常见鼻拭子自测试剂盒为例）：

1. 洗手：操作前用肥皂或洗手液彻底清洁双手。
2. 样本采集：从密封袋中取出拭子，将拭子头轻轻插入一侧鼻孔约2-4 cm（具体深度视说明书而定），沿着鼻黏膜旋转拭子4-5圈，停留约15秒。同一拭子以同样方法采集另一侧鼻孔。
3. 样本处理：将拭子头浸入含有处理液的滴管瓶中，在液体内旋转混合至少10次，确保抗原充分释放。挤压拭子头沿瓶口旋转退出，盖上滴管盖。
4. 加样：将处理后的样本液垂直滴加3-4滴到检测卡的加样孔（S孔）中。
5. 等待：水平放置检测卡，等待15-20分钟（具体时间以说明书为准）。
6. 判读结果：在光线充足的环境下观察检测卡结果窗口[7]。

3.2 注意事项

• 样本采集是影响检测灵敏度的最关键环节，拭子插入深度不足或旋转次数不够均可能导致假阴性。
• 检测卡开封后应在1小时内使用，避免暴露于高温高湿环境。
• 加样量必须准确，过多或过少都可能影响结果。
• 必须在规定时间内判读结果：过早（<10分钟）可能导致假阴性，过晚（>30分钟）可能导致假阳性（因T线自然蒸发形成的假线）。
• 检测试剂应在2-30℃保存，避免冷冻和阳光直射。

四、性能特征与局限性

4.1 灵敏度和特异性

多项系统综述和Meta分析对新冠抗原检测的性能进行了评估：

• 特异性：98%-99%。抗原检测的特异性与核酸检测（NAAT）相当，假阳性率极低（约1%-2%）[8]。
• 灵敏度：约70%-72%（总体），显著低于RT-PCR的88%-96%。但在病毒载量高、Ct值<25的样本中，灵敏度可提升至95%以上[8-9]。

US CDC（2024年更新）指出，由于抗原检测灵敏度较低，FDA建议阴性抗原检测结果需连续重复检测3次（每次间隔48小时）以确认阴性结果[10]。

4.2 影响灵敏度的关键因素

4.3 与核酸检测的对比

US CDC指出，抗原检测结果与病毒培养结果的相关性更佳——即抗原阳性通常意味着存在活病毒和传染性，而RT-PCR在感染恢复期仍可检出病毒RNA片段[11]。

五、临床应用场景

5.1 适用人群

根据国务院联防联控机制方案，抗原检测适用以下三类人群[2]：

1. 基层医疗卫生机构就诊患者：出现呼吸道、发热症状且症状出现5天以内的患者。
2. 隔离观察人员：包括居家隔离观察者、密切接触者和次密切接触者、入境隔离观察人员、封控区和管控区内人员。
3. 有自我检测需求的社区居民：可通过零售药店、网络销售平台等渠道自行购买检测试剂进行自测。

5.2 主要应用场景

• 大规模筛查（疫情暴发期）：快速识别高病毒载量传染源，阻断传播链。
• 基层/偏远地区：不具备核酸检测能力的社区医疗机构，实现"早发现"。
• 居家自测：减少因前往检测点而产生的暴露风险。
• 重点场所（学校、养老院、港口、机场等）：快速检测和日常监测。
• 旅行前检测：部分国家接受抗原检测阴性结果作为入境凭证。

5.3 局限性

抗原检测不能替代核酸检测作为确诊依据。对于抗原检测阴性但有流行病学史和临床症状高度怀疑COVID-19的患者，必须进行核酸检测确认[2]。

六、结果判读

注意： - T线显色深浅不代表病毒载量高低，定性检测不能用于病情评估。 - 弱阳性（T线淡红）也需要报告为阳性，提示低病毒载量感染或感染早期/恢复期。

七、市场概况与产品现状

截至2022年3月，我国国家药品监督管理局（NMPA）已批准超过20家生产商的新冠抗原检测试剂盒上市，包括胶体金法、乳胶法和荧光免疫层析法等不同技术路线[12]。主要生产企业包括万孚生物、华大基因（华大因源）、诺唯赞、安旭生物、博奥赛斯等。

在海外市场，获得美国FDA紧急使用授权（EUA）的主要产品包括雅培（Abbott）BinaxNOW、碧迪（BD）Veritor、QuidelQuickVue等；获得欧盟CE认证的产品则更多。

价格方面，国内抗原检测试剂经过集采后价格大幅下降。广东省集采价格从2021年的16.8元/人份降至2022年的9.8元/人份，山西/山东联盟集采最低降至7.9元/人份[13]。美国市场官方售价约8.99美元/人份（九安医疗iHealth产品），欧洲市场出厂价约1.75欧元/人份。

八、总结与展望

新冠抗原检测技术是免疫层析技术在传染病诊断领域的典型应用，以其"快速、便捷、低成本、随处可用"的优势，在大规模筛查和基层卫生场景中发挥了不可替代的作用。尽管灵敏度低于核酸检测，但其与病毒培养结果的高度相关性使其成为判断传染性的实用工具。

未来发展方向包括： - 灵敏度提升：通过新型标记物（如量子点、上转换纳米粒子）和信号放大技术提高检测限。 - 多联检测：同时检测SARS-CoV-2、流感病毒A/B、RSV等多重呼吸道病原体。 - 数字化整合：智能手机拍照判读+结果上报形成公共卫生监测网络。 - 定量检测：荧光定量抗原检测实现病毒载量的半定量/定量评估。

参考文献

[1] World Health Organization. Antigen-detection in the diagnosis of SARS-CoV-2 infection using rapid immunoassays: interim guidance, 6 October 2021[EB/OL]. 2021-10-06. https://www.who.int/publications/i/item/antigen-detection-in-the-diagnosis-of-sars-cov-2infection-using-rapid-immunoassays

[2] 国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组. 新冠病毒抗原检测应用方案（试行）[EB/OL]. 2022-03-11. http://www.nhc.gov.cn/yzygj/s7659/202203/04edf6f6af3c4f1ba7ebbef78cfa42e6.shtml

[3] World Health Organization. WHO COVID-19 Case Definition[EB/OL]. 2022-07-22. https://www.who.int/publications/i/item/WHO-2019-nCoV-Surveillance_Case_Definition-2022.1

[4] Peeling RW, Heymann DL, Teo YY, et al. Diagnostics for COVID-19: moving from pandemic response to control[J]. Lancet, 2022, 399(10326): 757-768. DOI: 10.1016/S0140-6736(21)02331-2.

[5] Roche Diagnostics. SARS-CoV-2 Rapid Antigen Test: Instructions for Use[EB/OL]. 2021-03. https://assets.cwp.roche.com/f/94122/88e8eae7c0/sars-cov-2-rapid-antigen-test_ms_v3_en.pdf

[6] 杨瑞馥. 抗原检测技术原理与应用[C]. 新冠抗原检测解读会, 2022-03.

[7] 国家药品监督管理局. 新型冠状病毒（2019-nCoV）抗原检测试剂注册技术审评要点[EB/OL]. 2022-03. https://www.nmpa.gov.cn/

[8] Khalid MF, Selvam K, Jeffry AJ, et al. Performance of Rapid Antigen Tests for COVID-19 Diagnosis: A Systematic Review and Meta-Analysis[J]. Diagnostics, 2022, 12(1): 110. DOI: 10.3390/diagnostics12010110.

[9] Dinnes J, Deeks JJ, Berhane S, et al. Rapid, point-of-care antigen and molecular-based tests for diagnosis of SARS-CoV-2 infection[J]. Cochrane Database Syst Rev, 2021, 3(3): CD013705. DOI: 10.1002/14651858.CD013705.pub2.

[10] Centers for Disease Control and Prevention. Overview of Testing for SARS-CoV-2[EB/OL]. 2024-08-29. https://www.cdc.gov/covid/hcp/clinical-care/overview-testing-sars-cov-2.html

[11] Tande AJ, Challener DW, Razonable RR, et al. SARS-CoV-2 Viral Shedding and Rapid Antigen Test Performance — Respiratory Virus Transmission Network, November 2022–May 2023[J]. MMWR, 2024, 73(16): 365-370. https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/73/wr/mm7316a2.htm

[12] 澎湃新闻. 抗原检测"补充入列"，在和奥密克戎赛跑的真实世界中有何挑战?[EB/OL]. 2022-03-31. https://www.bgi.com/news/新闻动态/BGI-s-Covid-19-Antigen-self-detection-kit-220331

[13] 国家医疗保障局办公室. 关于加强新型冠状病毒抗原检测价格管理的通知[EB/OL]. 2022-03-25. http://www.nhsa.gov.cn/