几分钟实现测量!科学家开发出首个光电化学适体传感器检测唾液中的新冠病毒

传感器智造师 2021-12-21

科学传感器技术科普

859 字丨阅读本文需 3 分钟

马德里卡洛斯三世大学( UC3M ) 的科学家们开发出第一个光电化学适体传感器,可检测唾液样本中的 SARS-CoV-2 病毒。这种使用适体(一种人工抗体)的传感器比基于抗原的传感器更敏感,并且比 PCR 测试更快、更便宜地检测病毒。这些新设备可以集成到便携式诊断系统中,并且易于使用。

新的适体传感器对不同的病毒浓度具有广泛的敏感性。因此,它能够检测低于 0.5 纳摩尔 (nM) 的浓度,这在尚未出现 COVID 症状的患者中很常见,并且可以在更高的浓度(高达 32 nM)下工作,因此它可以为临床实践提供额外的工具监测患者感染的进展。

它将以与当前抗原传感器类似的方式使用:将患者唾液样本溶解在缓冲溶液中,然后置于传感器表面。测量将在几分钟内实现。

与当前基于抗原的传感器相比,其优势在于光电化学传感器测量的更高灵敏度和特异性,这与更复杂的测量(例如基于荧光的传感器的测量)相当,并且它们比基于荧光的传感器更简单、更便宜且速度更快。该研究的主要作者、UC3M 电子技术系 CONEX-Plus 研究员 Mahmoud Amouzadeh Tabrizi 说。

适体传感器背后的科学

光电化学传感器可以比作太阳能电池或光合作用过程:在这两种情况下,给定光(光子)的存在,特定材料(或分子)能够产生电流(电子)。

在我们的案例中,我们使用的表面包含具有光敏特性的石墨氮化碳-硫化镉量子点(C 3 N 4 -CdS)。正是在这个表面上,特定受体以这样的方式被固定,在目标分子存在的情况下,它会与生物受体结合,从而减少与光存在相关的电流产生。在这个特殊的传感器上,使用的生物受体是一种适体,它能够与 SARS-CoV-2 病毒的受体结合域 (RBD) 相互作用,因此得名光电化学适体传感器。Mahmoud Amouzadeh Tabrizi 解释说。

现在的想法是利用研究小组的经验来补充这些结果,开发综合生物医学仪器和诊断方法,以创建一种高灵敏度和特异性、便携式和潜在低成本的诊断系统,最终可用于临床实践。另一位作者、UC3M 传感器和仪器技术组 (SITec) 负责人 Pablo Acedo 指出。例如,我们正在寻求一种类似于目前在读取糖尿病患者血糖水平时可用的诊断方法。我们还打算联系可能对这些发展感兴趣的公司。

制造这种基于纳米材料的电化学传感器的关键因素涉及正确表征材料表面和固定在表面上的接收器。为了做到这一点,研究人员使用了各种技术和技术,例如扫描电子显微镜 (SEM)、原子力显微镜 (AFM) 和傅里叶变换红外光谱 (FTIR)。

使用所有这些技术获得的结果使我们能够确保所需的光敏纳米材料的制造和生物受体的固定都得到了正确的执行。Pablo Acedo 说。

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