这种光学传感器使用纳米技术，可以在几秒钟内从血液样本中准确识别病毒。研究人员表示，该设备可以以95%的准确率检测某人是否感染了病毒，这是对目前快速检测的一个重大改进，专家警告说，目前的快速检测可能精度较低。检测病毒对早期治疗和阻止病毒传播很重要。

研究结果发表在《纳米快报》杂志上的一项新研究中。

这组科学家利用登革热病毒的样本测试了该设备。登革热病毒是一种蚊子传播的病原体，会导致登革热，对热带地区的人们构成威胁。然而，该研究的共同作者、加州大学旧金山分校纳米科学技术中心的教授Debashis Chanda说，这种技术可以很容易地用于检测其他病毒，比如COVID-19病毒。

Chanda说:“这项工作中使用的灵敏光学传感器以及快速制作方法，有望将这种有前途的技术转化为任何病毒检测，包括COVID-19及其突变，具有高度的特异性和准确性。”“在这里，我们展示了一种可靠的技术，它结合了类似pcr的基因编码和光学芯片，直接从血液中精确检测病毒。”

该设备的准确性与基于pcr的金标准测试非常接近，但结果几乎是即时的，而不是需要几天才能得到的结果。与目前的快速抗原检测相比，它的准确性也是一个重大进步。美国食品和药物管理局和美国疾病控制中心(U.S. Centers for Disease Control)曾警告称，如果病毒载量低或检测说明不正确，可能会产生不准确的结果。

该设备的工作原理是，利用纳米尺度的金图案，反射出它将在血液样本中检测到的病毒的特征。不同的病毒可以通过使用不同的DNA序列选择性地针对特定的病毒来检测。

该设备性能的关键是，它可以直接从血液样本中检测病毒，而不需要进行样品制备或纯化，从而加快了检测速度，提高了其准确性。

“文献中绝大多数生物传感器的演示使用缓冲溶液作为测试矩阵来包含目标分析物，”Chanda说。“然而，这些方法在现实生活中并不实用，因为包含目标生物标志物的复杂生物流体是传感的主要来源，同时也是蛋白质污染的主要来源，导致传感器失效。”

研究人员通过使用不同病毒浓度水平和溶液环境的多次测试，包括那些存在非目标病毒生物标志物的测试，证实了该设备的有效性。

这项研究的第一作者、西北大学的博士后研究员亚伯拉罕·巴斯克斯-瓜尔达多(Abraham Vazquez-Guardado)说，他对这项研究的潜力感到兴奋。

Vazquez-Guardado说:“虽然之前已经在人类血清中进行了光学生物传感演示，但它们仍然需要由技术人员进行离线复杂和专用的样品制备，而这在典型的护理点应用中是不可用的。”“这项工作首次展示了一种集成设备，它可以将血浆从血液中分离出来，并检测出目标病毒，而无需进行任何预处理，在不久的将来具有实际应用的潜力。”

昌达说，下一步的研究包括改造该设备来检测更多的病毒。

研究的共同作者是Freya Mehta, Beatriz Jimenez, Keval Ray, Aliyah Baksh——纳米科学技术中心的本科生;Aritra Biswas的21MS——加州大学旧金山分校光学与光子学院博士生;Sang Lee '16——纳米科学技术中心的硕士研究生;Nileshi Saraf——UCF材料科学与工程系博士研究生;以及Sudipta Seal教授——UCF材料科学与工程系主任。

昌达在UCF的纳米科学技术中心、物理系和光学与光子学学院担任联合职务。他在多伦多大学获得光子学博士学位，在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校担任博士后，2012年加入UCF。

该研究得到了美国国家科学基金会和UCF COVID-19人工智能和大数据项目的部分支持。

Journal Reference:

1. Abraham Vázquez-Guardado, Freya Mehta, Beatriz Jimenez, Aritra Biswas, Keval Ray, Aliyah Baksh, Sang Lee, Nileshi Saraf, Sudipta Seal, Debashis Chanda. DNA-Modified Plasmonic Sensor for the Direct Detection of Virus Biomarkers from the Blood. Nano Letters, 2021; 21 (18): 7505 DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01609