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- 通過基于“納米爆米花”傳感器的快速檢測來對抗呼吸道病毒爆發(fā)
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2023/1/30
呼吸道病毒容易傳播，可以迅速傳播，對公眾健康構(gòu)成重大威脅。因此，需要改進病毒檢測方法，以防止未來的疾病爆發(fā)。圖片來源：來自Pixabay的Arek Socha
病毒性呼吸道疾病很容易傳播，可以在全球范圍內(nèi)迅速傳播，造成重大損害。持續(xù)的COVID-19大流行證明了這一點。過去，其他病毒也引起了大規(guī)模的呼吸道疾病爆發(fā)：例如，流感病毒的一個亞型，即甲型H1N1病毒，是西班牙流感和豬流感爆發(fā)的原因。因此，為了防止將來發(fā)生此類健康危機，及時準確地診斷這些病毒至關(guān)重要。這正是韓國研究人員在他們?nèi)碌难芯恐性噲D努力的方向。
幾十年來，基于聚合酶鏈反應（PCR）的檢測一直是檢測流感病毒的金標準。雖然這些檢測具有高度的靈敏度，但它們可能需要昂貴的試劑和復雜的方案。一個潛在的更好的替代方案是“表面增強拉曼散射”（SERS）�；赟ERS的測定通過將液體樣品沉積到具有納米結(jié)構(gòu)貴金屬表面的基底材料上來工作。當樣品中的病毒顆粒與底物結(jié)合的“適配體”（可與特定靶分子結(jié)合的分子）雜交時，可以檢測到它們。這種結(jié)合被目視檢測為“信號強度”的變化，由于底物上的構(gòu)象變化，隨著病毒載量的增加而降低。然而，這些測定的一個主要缺點是來自異質(zhì)熱結(jié)（有助于信號的電子密集區(qū)域）的信號的可重復性差。
為了克服這一挑戰(zhàn)，上述來自大學和韓國材料科學研究所的研究人員在Jaebum Choo教授的帶領(lǐng)下，設(shè)計了一種新型的3D“納米爆米花”等離子體基質(zhì)。談到發(fā)表在《生物傳感器與生物電子學》上的研究的重要性，周教授說：「由呼吸道流感、SARS、MERS和SARS-2病毒引起的傳染病可以周期性傳播，對全球健康構(gòu)成威脅。我們基于SERS的適體傳感器方法為未來的呼吸道傳染病提供了新的診斷平臺。
在他們的設(shè)計中，科學家們依次使用熱蒸發(fā)在聚合物基板上涂覆兩層金顆粒。通過用稱為“全氟癸硫醇：（PFDT）”的化合物處理將兩種涂層分開。PFDT和金層之間的能量差異是導致金離子擴散到表面的原因，形成納米顆粒，看起來像均勻間隔的“爆米花”。這種布置通過在基板上產(chǎn)生多個“熱點”來共同加強產(chǎn)生的信號強度。
然后，科學家們使用不同濃度的H1N1病毒評估了該測定的性能。他們在短短 20 分鐘內(nèi)成功檢測到不同的病毒載量，并且從 3 μL （3 μL：1000千3毫升的一部分）。此外，該系統(tǒng)還可以準確地對不同的流感病毒株進行分類，并以比常規(guī)使用的ELISA測試高三倍的靈敏度檢測H1N1病毒。不僅如此，還發(fā)現(xiàn)該測定具有高度可重復性。Choo教授對結(jié)果感到滿意，他說：“我們的檢測系統(tǒng)能夠?qū)α鞲胁《具M行超靈敏和可靠的分析。這種方法將使早期診斷成為可能，促進抗病毒治療的啟動，并提供感染監(jiān)測，特別是對于那些病毒相關(guān)并發(fā)癥的高風險人群。
事實上，該團隊相信，他們的發(fā)現(xiàn)有朝一日可以用于對抗當前的大流行。Choo教授說：“我們目前正在開發(fā)一種基于SERS的適體傳感器，用于從人類呼吸道樣本中快速診斷冠狀病毒。我們還在開發(fā)一種新的診斷方法來區(qū)分甲型流感病毒和冠狀病毒。
希望新的“納米爆米花”測定可以幫助應對未來的許多重大健康危機。
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