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COVID-19 傳感器條和印刷電路板的示意圖和照片，用于產(chǎn)生數(shù)字傳感器輸出。

COVID-19 大流行清楚表明，迫切需要技術(shù)創(chuàng)新來(lái)檢測(cè)、治療和預(yù)防 SARS-CoV-2 病毒。在這種流行病爆發(fā)一年半后，一波又一波的連續(xù)爆發(fā)以及對(duì)新醫(yī)療解決方案（尤其是檢測(cè)）的迫切需求繼續(xù)存在。

在真空科學(xué)與技術(shù)雜志 B 上，佛羅里達(dá)大學(xué)和臺(tái)灣國(guó)立交通大學(xué)的研究人員報(bào)告了一種快速靈敏的 COVID-19 生物標(biāo)志物檢測(cè)方法。

研究人員之前展示了與流行病和緊急情況相關(guān)的生物標(biāo)志物的檢測(cè)，例如寨卡病毒、心臟病發(fā)作和腦脊液泄漏，利用他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)開(kāi)發(fā)了一種傳感器系統(tǒng)，可在一秒內(nèi)提供檢測(cè)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于當(dāng)前的 COVID-19 檢測(cè)方法。

“這可以緩解 COVID-19 測(cè)試周轉(zhuǎn)時(shí)間緩慢的問(wèn)題，”作者、佛羅里達(dá)大學(xué)化學(xué)工程博士生 Minghan Xian 說(shuō)。

檢測(cè)病毒的存在需要放大生物標(biāo)志物的數(shù)量，例如用于 COVID-19 檢測(cè)的常見(jiàn)聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)中病毒核糖核酸的拷貝數(shù)，或放大目標(biāo)生物標(biāo)志物的結(jié)合信號(hào)。該小組的方法放大了目標(biāo)生物標(biāo)志物的結(jié)合信號(hào)。

“我們的生物傳感器條在形狀上類(lèi)似于市售的葡萄糖試紙，在尖端有一個(gè)小的微流體通道來(lái)引入我們的測(cè)試液，”西安說(shuō)。“在微流體通道內(nèi)，一些電極暴露在流體中。一個(gè)電極涂有金，并通過(guò)化學(xué)方法將與 COVID 相關(guān)的抗體附著在金表面。”

在測(cè)量過(guò)程中，傳感器條通過(guò)連接器連接到電路板上，并在與 COVID 抗體結(jié)合的金電極和另一個(gè)輔助電極之間發(fā)送一個(gè)短的電測(cè)試信號(hào)。然后將該信號(hào)返回到電路板進(jìn)行分析。

“我們的傳感器系統(tǒng)是一塊電路板，它使用晶體管來(lái)放大電信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換為屏幕上的數(shù)字，”西安說(shuō)。“這個(gè)數(shù)字的大小取決于我們測(cè)試溶液中存在的抗原、病毒蛋白的濃度。”

雖然系統(tǒng)的感應(yīng)條在使用后顯然必須丟棄，但測(cè)試電路板是可重復(fù)使用的。這意味著測(cè)試成本可能會(huì)大大降低。這項(xiàng)技術(shù)的多功能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了檢測(cè) COIVD-19。

“通過(guò)改變附著在金表面的抗體類(lèi)型，我們可以重新利用系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)其他疾病，”西安說(shuō)。“該系統(tǒng)可以作為模塊化、廉價(jià)的蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物傳感器的原型，在臨床應(yīng)用、手術(shù)室或家庭使用中提供方便的實(shí)時(shí)反饋。”