科技日報記者?張夢然

美國約翰斯·霍普金斯大學開發出一種新冠病毒傳感器，可同時提高準確性和檢測速度，有望徹底改變病毒檢測方式。在29日《納米快報》上發表的這項新研究描述了該新傳感器，它不需要樣品制備和操作專業知識，與現有的檢測方法相比具有強大的優勢，特別適用于大規模群體檢測。

傳感器材料可放置在從門把手、建筑物入口到口罩等任何類型的表面上。
圖片來源：KAM SANG KWOK和AISHWARYA PANTULA/約翰斯·霍普金斯大學

“這項技術就像在設備上滴一滴唾液，然后得到陰性或陽性結果一樣簡單。”約翰斯·霍普金斯大學機械工程副教授伊桑·巴曼說，其新穎之處在于這是一種無標記技術，這意味著不需要分子標記或抗體功能化等額外化學修飾。傳感器最終可用于可穿戴設備。

巴曼稱，這項新技術產品尚未在市場上銷售，它彌補了兩種最廣泛使用的新冠病毒檢測方式的局限性。PCR（聚合酶鏈式反應）檢測非常準確，但需要復雜的樣品 制備，在實驗室處理結果需要數小時甚至數天；另一種抗原檢測則在檢測早期感染和無癥狀病例方面不太成功，還可能導致錯誤的結果。

新傳感器幾乎與PCR檢測一樣敏感，并且與快速抗原檢測一樣方便。在初始檢測期間，該傳感器在檢測唾液樣本中的新冠病毒方面表現出92%的準確度，與PCR檢測不相上下。該傳感器在快速確定其他病毒方面也非常成功，包括H1N1和寨卡病毒。

該傳感器基于大面積納米壓印光刻、表面增強拉曼光譜和機器學習技術，可通過一次性芯片形式在剛性或柔性表面進行大規模測試。

該技術的關鍵是研究人員開發的大面積、柔性場增強金屬絕緣體天線（FEMIA） 陣列。唾液樣本被放置在材料上并使用表面增強拉曼光譜進行分析，該光譜使用激光來檢查樣本分子如何振動。由于納米結構的FEMIA顯著增強了病毒的拉曼信 號，因此該系統可快速檢測病毒的存在，即使樣本中僅存在少量痕跡。該系統的另一項重大創新是使用先進的機器學習算法來檢測光譜數據中非常微妙的特征，使研 究人員能夠查明病毒的存在和濃度。

“我們的平臺超越了當前的新冠病毒檢測。”巴曼說，“我們可將其用于針對不同病毒的廣泛檢測，例如，區分新冠病毒和H1N1，甚至是變體。這是當前快速測試無法輕易解決的主要問題。”

總編輯圈點：

憑借最先進的納米壓印制造和轉移印刷，科學家制造出了高精度、高靈敏、可擴展的新冠病毒傳感器，這對于未來在基于芯片的生物傳感器上應用非常重要，而且未 來可以整合到可穿戴設備上。這種傳感器材料最大的優點，是可放置在任何類型的表面上，從門把手、建筑物入口到口罩和紡織品等，因此只要與手持測試設備集 成，就可以很方便地在機場、學校、醫院和體育場等擁擠的地方進行快速新冠篩查。