Как работают быстрые тесты. Патент US4703017A⁠⁠

В таких тестах определяется присутствие специфического белка в жидкости. В тесте на ковид, например, определяются вирусные белки. В тесте на беременность - специфический гормон, который тоже является белком.

Для этого используются искусственно выращенные иммуноглобулины. Это те самые иммуноглобулины, которые производит иммунная система (точнее B лимфоциты) для борьбы с инфекцией (их еще обычно рисуют в виде “Y”). В 1980-х годах был придуман метод выращивания иммуноглобулинов в промышленных масштабах и с тех пор они используются во многих изобретениях и исследованиях.

Для теста подбираются два разных иммуноглобулина, так, чтобы они "захватывали"  только тестовый белок, причем его разные участки. В результате должен образовываться “сэндвич” - два иммуноглобулина и тестовый белок между ними. Обычно это рисуют вот так:

Один из этих иммуноглобулинов соединяют с наночастицей золота и помещают с края тестовой полоски, там где закапывается тестируемая жидкость. А другой - “пришивают” к материалу полоски, там, где появляется цветная полоса в случае положительного теста.

Сама тестовая полоска - это что-то вроде бумажной салфетки. Если намочить ее с одного края, то жидкость начинает расползаться по всей полоске (капиллярный эффект) пока не намочит ее всю.

Растекаясь жидкость увлекает за собой иммуноглобулины с частичками золота. Частички размываются по всей поверхности и их не видно. Но если в жидкости есть тестовый белок, то частички начинают застревать там, где “пришит” второй иммуноглобулин. В этом месте образуется "сэндвич": золотая частица + иммуноглобулин 1 + тестовый белок + иммуноглобулин 2. В результате частицы концентрируются и становятся видны в виде красной вертикальной черты.

Кроме этого, для контроля в начало полоски добавляется окрашенный “контрольный” белок, на который “нацелен” иммуноглобулин, обычно пришиваемый ближе к противоположному концу полоски. Появление контрольной полоски показывает, что иммуноглобулины работают (по крайней мере контрольный) и тестируемая жидкость действительно проходит через всю полоску.

Вот хорошая анимация всего этого процесса. Только в анимации тест сделан для двух разных белков.

В 1984 году был зарегистрирован патент “Твердофазный анализ с визуальным считыванием” в котором предлагается этот метод.

Вот это патент: