2019年末,一場突如其來的新型病毒性肺炎在全世界開始蔓延,直到現在形勢依舊嚴峻。科學家們正在努力尋找新的方法來對抗病毒。通過研究疫苗來防止疾病的傳播,或者更有效的檢測和診斷方法來判斷某人是否感染了冠狀病毒。
疫苗還需要一段時間,因此常規檢測在流感大流行的現階段至關重要,並且這種情況在今年餘下的時間裡還將持續。因為即使有了疫苗,人們仍然需要接受測試,這是目前抗擊冠狀病毒最重要的解決方案之一。當前測試方法的一個問題是它們會產生大量的假陰性和假陽性結果,在有些時候效果並不理想,更不用說現在公共衛生專業人員和衛生系統已經超出了他們的現有的能力。因此,雖然目前已經有常規的檢查來診斷一個人是否感染了冠狀病毒,學術界和工業界的科學家們仍然在尋求更有效的(即更準確的)診斷方法。
一種新型等離子生物傳感器
一種新型生物傳感器的研究已經出現,它利用等離子體材料來提高裝置的靈敏度,等離子體激元響應被廣泛應用於各種傳感器中,這是因為光與金原子容易激發的自由表面電子相互作用,在傳感表面使用非活性貴金屬(如金)來提高設備的靈敏度,通常是通過照明生物標記物。
瑞士研究人員開發的等離子設備利用了兩種不同的機制,即等離子體光熱效應(PPT)和局部表面等離子體共振(LSPR),使其成為一種雙功能生物傳感器,用於檢測SARS-CoV-2病毒株。
傳感器本身利用二維金納米島作為主動傳感材料。為了使其與SARS-CoV-2病毒兼容,金納米被功能化,使其與負責冠狀病毒功能的大量單鏈RNA的互補DNA受體功能化。
這種傳感器的工作原理是核酸鏈的熔化,也就是所謂的核酸雜交。這是兩條互補鏈——即傳感器上的DNA受體和冠狀病毒的RNA相互雜交的時候。
光通過LED燈照射在感測區域上,並通過基於幹涉的系統檢測雜交中的變化。由於金納米粒子具有大的光學橫截面,它們吸收傳感方法中使用的光,這有助於提高設備的靈敏度。吸收後,金納米產生熱等離子體熱,從而提高感測區域的雜化溫度。更高的溫度使得核酸雜交機制能夠準確地發生,並使傳感器能夠區分兩個相似的基因序列。這使得該傳感器能夠檢測到SARS-CoV-2序列的微小水平和多基因混合物。
正在開發的傳感器只是學術界和工業界湧現出的眾多不同類型傳感器中的一種。雖然還不知道這種特定的傳感器是否會在前線使用,但新的診斷方法需要儘快出現,以防止出現假陽性和假陰性結果。此外,本次疫情的感染率明顯高於以前的疫情,這意味著如果今後再發生疫情,就需要不同類型的傳感器。因此,即使這些傳感器在目前的疫情中沒有到達前線,目前正在進行的研究也可能有助於生產下一代生物傳感器,用於應對未來的疫情。
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