科学研究：可快速检测COVID-19感染的传感器

当连接到支持的电子设备时，传感器可以通过蓝牙将数据无线传输到用户的手机。图片来源:加州理工学院
另COVID-19病毒难以控制的一个特点是：它可以通过无迹象感染者轻易地传播。病毒的携带者可能感觉健康状况良好，并正常进行日常生活——将病毒带到了工作、家中以及公共聚会场合。
因此，努力遏制这一大流行病蔓延全球的一个关键是开发某种检测方法，能够迅速查明无症状感染者身上的感染。
目前，加州理工学院的研究人员开发了一种新型的多重检测（一次测试多种数据）和一种低成本传感器，该传感器可以在不需要医疗专业人员参与的情况下，通过对少量唾液或血液的快速分析，在10分钟内完成COVID感染的家庭诊断。
这项研究是在Andrew and Peggy Cherng医学工程系的助理教授Wei Gao的实验室中进行的。此前，Wei Gao和他的团队开发了无线传感器，该传感器通过在血液，唾液，或汗液中检测的特别低含量的化合物来监测如痛风，以及压力水平。
Gao的传感器由石墨烯制成，石墨是一种薄片状的碳。用激光蚀刻的塑料片产生带有微孔的三维石墨烯结构。这些孔在传感器上产生了大量的表面积，这使其灵敏度足够高，可以高精度地检测仅少量存在的化合物。在这种传感器中，石墨烯结构与抗体结合，抗体是对特定蛋白质敏感的免疫系统分子，例如那些在COVID病毒表面的蛋白。


传感器元件由激光蚀刻的薄塑料制成。图片来源:加州理工学院
传感器的早期版本分别浸渍了皮质醇激素抗体和尿酸抗体，前者与压力有关，后者在高浓度下会引起痛风。Gao将该传感器命名为SARS-CoV-2 RapidPlex，它包含抗体和蛋白质，可以检测病毒本身的存在。以及人体产生的抗病毒抗体和炎症的化学标志物，由此表明COVID-19感染的严重程度。
“这是我见过的唯一一个可通过一个传感器就三种类型的数据提供感染信息的远程医疗平台。” Gao 说。“在短短的几分钟内，我们可以同时检查以上指标水平，因此可以全面了解感染情况，包括早期感染，免疫力和严重程度。”
现有的新冠肺炎检测技术通常需要数小时甚至数天才能产生结果。这些技术还需要昂贵而复杂的设备，而Gao的系统是简单而紧凑的。
到目前为止，该设备仅在实验室中对少量血液和唾液样本进行了测试，这都是用于医学研究的样本，其中包括了COVID-19阳性和阴性的样本。尽管初步结果表明该传感器是高精度的，但必须在实际患者中进行大规模测试，而不是通过实验室样本，以明确其准确性。


艺术渲染图显示了传感器的不同区域，每个区域负责检测COVID-19感染的不同指标。图片来源:加州理工学院
随着初步研究的完成，Gao下一步计划测试传感器在常规使用条件下的寿命，并开始对住院的COVID-19患者进行测试。进行院内测试之后，他想研究该测试针对家庭使用的适用性。经过测试后，该设备还需要获得监管机构的批准，才能在家庭中广泛使用。
他说：“我们的最终目标是在家中使用。” “接下来一年，我们计划将传感器邮寄给高风险个人，以便进行家庭测试。在未来，这个平台可以被改良用于其他类型的传染病家用检测。”
该研究的论文标题为“SARS-CoV-2 RapidPlex:一个基于石墨烯的多路远程医疗平台，用于快速和低成本的COVID-19诊断和监测”，该论文已在线发表，并将刊登在Matter杂志上。
翻译：曾欣欣
审校：董子晨曦
引进来源：加州理工学院
引进链接：https://phys.org/news/2020-10-unveil-sensor-rapidly-covid-infection.html


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