科學研究：可快速檢測COVID-19感染的傳感器

當連接到支持的電子設備時，傳感器可以通過藍牙將數據無線傳輸到用戶的手機。圖片來源:加州理工學院
另COVID-19病毒難以控製的一個特點是：它可以通過無跡象感染者輕易地傳播。病毒的攜帶者可能感覺健康狀況良好，並正常進行日常生活——將病毒帶到了工作、家中以及公共聚會場合。
因此，努力遏製這一大流行病蔓延全球的一個關鍵是開發某種檢測方法，能夠迅速查明無症狀感染者身上的感染。
目前，加州理工學院的研究人員開發了一種新型的多重檢測（一次測試多種數據）和一種低成本傳感器，該傳感器可以在不需要醫療專業人員參與的情況下，通過對少量唾液或血液的快速分析，在10分鍾內完成COVID感染的家庭診斷。
這項研究是在Andrew and Peggy Cherng醫學工程係的助理教授Wei Gao的實驗室中進行的。此前，Wei Gao和他的團隊開發了無線傳感器，該傳感器通過在血液，唾液，或汗液中檢測的特別低含量的化合物來監測如痛風，以及壓力水平。
Gao的傳感器由石墨烯製成，石墨是一種薄片狀的碳。用激光蝕刻的塑料片產生帶有微孔的三維石墨烯結構。這些孔在傳感器上產生了大量的表麵積，這使其靈敏度足夠高，可以高精度地檢測僅少量存在的化合物。在這種傳感器中，石墨烯結構與抗體結合，抗體是對特定蛋白質敏感的免疫係統分子，例如那些在COVID病毒表麵的蛋白。


傳感器元件由激光蝕刻的薄塑料製成。圖片來源:加州理工學院
傳感器的早期版本分別浸漬了皮質醇激素抗體和尿酸抗體，前者與壓力有關，後者在高濃度下會引起痛風。Gao將該傳感器命名為SARS-CoV-2 RapidPlex，它包含抗體和蛋白質，可以檢測病毒本身的存在。以及人體產生的抗病毒抗體和炎症的化學標誌物，由此表明COVID-19感染的嚴重程度。
“這是我見過的唯一一個可通過一個傳感器就三種類型的數據提供感染信息的遠程醫療平台。” Gao 說。“在短短的幾分鍾內，我們可以同時檢查以上指標水平，因此可以全麵了解感染情況，包括早期感染，免疫力和嚴重程度。”
現有的新冠肺炎檢測技術通常需要數小時甚至數天才能產生結果。這些技術還需要昂貴而複雜的設備，而Gao的係統是簡單而緊湊的。
到目前為止，該設備僅在實驗室中對少量血液和唾液樣本進行了測試，這都是用於醫學研究的樣本，其中包括了COVID-19陽性和陰性的樣本。盡管初步結果表明該傳感器是高精度的，但必須在實際患者中進行大規模測試，而不是通過實驗室樣本，以明確其準確性。


藝術渲染圖顯示了傳感器的不同區域，每個區域負責檢測COVID-19感染的不同指標。圖片來源:加州理工學院
隨著初步研究的完成，Gao下一步計劃測試傳感器在常規使用條件下的壽命，並開始對住院的COVID-19患者進行測試。進行院內測試之後，他想研究該測試針對家庭使用的適用性。經過測試後，該設備還需要獲得監管機構的批準，才能在家庭中廣泛使用。
他說：“我們的最終目標是在家中使用。” “接下來一年，我們計劃將傳感器郵寄給高風險個人，以便進行家庭測試。在未來，這個平台可以被改良用於其他類型的傳染病家用檢測。”
該研究的論文標題為“SARS-CoV-2 RapidPlex:一個基於石墨烯的多路遠程醫療平台，用於快速和低成本的COVID-19診斷和監測”，該論文已在線發表，並將刊登在Matter雜誌上。
翻譯：曾欣欣
審校：董子晨曦
引進來源：加州理工學院
引進鏈接：https://phys.org/news/2020-10-unveil-sensor-rapidly-covid-infection.html


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