近日疫情严峻，已有上千万居民在家完成了抗原自测。对于这种新奇的自己捅鼻子戳嗓子的检测方式，也激起了无数网友的好奇心。下面这张图网络流传已久，各种液体都被当成了小白鼠，本期榕嘉在线将在上一篇《科普——抗原检测、核酸检测和抗体检测》的基础上，进一步为大家介绍抗原检测以及揭示可乐变阳性的真相。
其实这份好奇心不是国内网友独一份，早在欧盟和北美开始躺平居家自测开始，已有无数外国网友脑洞大开，英国甚至发生了学生借此假装阳性翘课在家的闹剧。德国图宾根大学医学院教授整理了所有测试，于2021年10月发了篇简报在期刊（IF=3.62）International Journal of Infectious Diseases上，把脑洞转化成了学术。
从这篇文献入手，图宾根大学医学院Thirumalaisamy P Velavan教授用可乐在内的11种饮料（可乐、红牛、芬达、气泡水、橙汁、白兰地、伏特加等等）分别滴入检测条，除了健怡可乐和零度可乐外，其余所有饮料均呈现阳性（下图1），这一点和国内网友大部分实验结果一致。但科学家显然不仅限于此，第二次实验中，以上的11种饮料先等比例加入试剂缓冲液后，再次滴入检测条，这一次结果显示正常（下图2）。科学家们还实验了使用化学物质（包括乙酸、无菌和无水酒精）进行测试，结果并未出现阳性。最后教授提出这些饮料的pH值影响了实验结果，当pH值经过缓冲液稳定后，结果不再受影响。
这篇文章引出了一个概念：pH值，接下来我们将结合抗原的检测原理来阐述可乐变阳的真相。
抗原检测的原理
抗原检测的是新冠表面的N蛋白，全称核衣壳蛋白，是由呼吸道分泌物中复制的病毒产生，是新冠病毒主要表达的结构蛋白之一。用鼻咽拭子采样后，将拭子放入样本提取液缓冲管里，挤压旋转，取出拭子后盖上盖子，按说明书要求在卡式检测器的样品孔中滴入四滴液体进行检测。
卡式检测器如下图所示，分为样品孔、连接垫、共轭垫和吸收垫。连接垫上固定着胶体金标记的抗新冠病毒抗体（抗体1），如果标本中含有新冠病毒N抗原，将会在此处与抗体1结合；共轭垫上有两条硝酸纤维素膜，分别为测试线（Test，T线）和质控线（Control，C线），测试线上固定着单克隆抗新冠病毒抗体（抗体2），质控线上固定着单克隆抗-胶体金标记抗体（抗体3），胶体金纳米粒子聚集会吸收和散射光，导致红色出现，因此可作为视觉指示器，最后吸收垫使得样品能在测试条上移动。
当混合液滴入样品孔后，此时T线和C线会发生4种情况：
1. 阳性：混合液会因为毛细作用向前渗透（比如卫生纸吸水现象），当到达第一个连接垫时，抗原会与胶体金标记的抗体1相结合，继续向前，在测试线上，抗体2会抓住N抗原，形成抗体1-抗原-抗体2夹心复合物，同时胶体金形成红色的色带，被人们读取识别。复合物继续向前到达质控线，抗体3识别抗体1，胶体金再次呈现红色色带。
2. 阴性：混合液滴和抗体1一起向前渗透，到达测试线时，由于无抗原结合抗体1和抗体2，因此无色带出现，但不论阴性阳性，在质控线上，抗体3均能识别到抗体1，出现红色色带。
3. 无效：不论T线是否红色，C线均不显色。
总结来说，阳性是T线和C线红色，表明标本阳性以及试剂盒正常；阴性是C线红色，表明标本阴性以及试剂盒正常；无效是C线和T线均无显示或仅T线红色，证明试剂盒本身有问题，可联系厂家。
可乐阳性的真相
因此，新冠抗原检测其实就是通过抗原抗体结合原理来测阴阳性，所以正常来说只要不含有新冠病毒N抗原，检测结果都应该是阴性。那回到之前的问题，难道真的是可乐中携带了病毒么？
开头的文献已提示了pH对整个实验结果的重要性，而我们实验时使用的缓冲液试剂管除了充当转移媒介外，还起到调节pH值的作用。缓冲液中一般包含PBS、Brij58、超纯水等）。PBS通常有固定的盐分浓度，主要成分是NaCl，同时还有一对由Na2HPO4和KH2PO4组成的缓冲对，能够在加入一定量其他物质时减缓pH的改变，在pH5.8-8.0范围内均有较强的缓冲能力，使得缓冲液始终保持在pH7.4。满足这种关系的一对酸和碱称为共轭酸碱（conjugate acid-base pair），酸给出质子后就成为碱，碱接受质子后就变成酸。
由于蛋白的相互结合主要靠氢键结合力、静电引力、范德华力、疏水作用等，因此任何盐分浓度的改变及pH环境的变化，都会引起抗体抗原产生非特异性结合，从而造成假阳性或假阴性结果。
因此当可乐橙汁苏打水等这些pH值过高或过低的饮料直接滴入检测器中时，实验检测环境的pH=7.4被破坏，例如橙汁pH在3和4之间，各种复杂成分也会导致胶体金异常析出在T线沉淀，造成假阳性结果。
而参照图宾根大学实验，如果将这些饮料先等比例混入缓冲液，如能通过共轭酸碱作用调节pH值到7.4，则结果显示正常，若超出pH调节范围，仍然会因为pH和盐分浓度的改变，蛋白质电性发生变化，造成异常结果。
结 论
综上所述，饮料中的复杂化学成分和pH酸碱度改变了试剂的盐分浓度，破坏了实验环境，导致了胶体金的异常析出，最终造成假阳性或假阴性结果。所以大家在进行抗原检测的时候，还是需严格按照规范流程进行，避免异常结果出现。
其实这种检测方法大家都不陌生，和验孕棒是一个技术原理，只是验孕棒已经太过常见，没有人会好奇的用可乐橙汁苏打水去实验有没有怀孕，而核酸抗原检测对大家来说还是一个新东西，好奇心激发了无限脑洞。但好奇的背后还是需尊重科学，遵循原则，配合抗疫，人人有责。
参考文献：
1. How to use a COVID-19 antigen rapid test with soft drinks? Thirumalaisamy P Velavan, Srinivas Reddy Pallerla, Peter G Kremsner，Int J Infect Dis. 2021 Oct; 111: 28–30. Published online 2021 Aug 18. doi: 10.1016/j.ijid.2021.08.023
2. 龚跃法，郑炎松，陈东红等编著. 有机化学. 武汉：华中科技大学出版社, 2012.02.
作者：润达榕嘉市场部 杨觐瑜博士
