通过基于“纳米爆米花”传感器的快速检测来对抗呼吸道病毒爆发
呼吸道病毒容易传播，可以迅速传播，对公众健康构成重大威胁。因此，需要改进病毒检测方法，以防止未来的疾病爆发。图片来源：来自Pixabay的Arek Socha
病毒性呼吸道疾病很容易传播，可以在全球范围内迅速传播，造成重大损害。持续的COVID-19大流行证明了这一点。过去，其他病毒也引起了大规模的呼吸道疾病爆发：例如，流感病毒的一个亚型，即甲型H1N1病毒，是西班牙流感和猪流感爆发的原因。因此，为了防止将来发生此类健康危机，及时准确地诊断这些病毒至关重要。这正是韩国研究人员在他们全新的研究中试图努力的方向。
几十年来，基于聚合酶链反应（PCR）的检测一直是检测流感病毒的金标准。虽然这些检测具有高度的灵敏度，但它们可能需要昂贵的试剂和复杂的方案。一个潜在的更好的替代方案是“表面增强拉曼散射”（SERS）。基于SERS的测定通过将液体样品沉积到具有纳米结构贵金属表面的基底材料上来工作。当样品中的病毒颗粒与底物结合的“适配体”（可与特定靶分子结合的分子）杂交时，可以检测到它们。这种结合被目视检测为“信号强度”的变化，由于底物上的构象变化，随着病毒载量的增加而降低。然而，这些测定的一个主要缺点是来自异质热结（有助于信号的电子密集区域）的信号的可重复性差。
为了克服这一挑战，上述来自大学和韩国材料科学研究所的研究人员在Jaebum Choo教授的带领下，设计了一种新型的3D“纳米爆米花”等离子体基质。谈到发表在《生物传感器与生物电子学》上的研究的重要性，周教授说：「由呼吸道流感、SARS、MERS和SARS-2病毒引起的传染病可以周期性传播，对全球健康构成威胁。我们基于SERS的适体传感器方法为未来的呼吸道传染病提供了新的诊断平台。
在他们的设计中，科学家们依次使用热蒸发在聚合物基板上涂覆两层金颗粒。通过用称为“全氟癸硫醇：（PFDT）”的化合物处理将两种涂层分开。PFDT和金层之间的能量差异是导致金离子扩散到表面的原因，形成纳米颗粒，看起来像均匀间隔的“爆米花”。这种布置通过在基板上产生多个“热点”来共同加强产生的信号强度。
然后，科学家们使用不同浓度的H1N1病毒评估了该测定的性能。他们在短短 20 分钟内成功检测到不同的病毒载量，并且从 3 μL （3 μL：1000千3毫升的一部分）。此外，该系统还可以准确地对不同的流感病毒株进行分类，并以比常规使用的ELISA测试高三倍的灵敏度检测H1N1病毒。不仅如此，还发现该测定具有高度可重复性。Choo教授对结果感到满意，他说：“我们的检测系统能够对流感病毒进行超灵敏和可靠的分析。这种方法将使早期诊断成为可能，促进抗病毒治疗的启动，并提供感染监测，特别是对于那些病毒相关并发症的高风险人群。
事实上，该团队相信，他们的发现有朝一日可以用于对抗当前的大流行。Choo教授说：“我们目前正在开发一种基于SERS的适体传感器，用于从人类呼吸道样本中快速诊断冠状病毒。我们还在开发一种新的诊断方法来区分甲型流感病毒和冠状病毒。
希望新的“纳米爆米花”测定可以帮助应对未来的许多重大健康危机。
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