【新冠肺炎】瑞士初步研发光学生物传感器　可望检测空气病毒浓度

【新冠肺炎 光学病毒RNA检测】肺炎瘟疫暂未平息，各国投入不少资源研发不同应对技术如药物、疫苗和病毒快速测试等。瑞士联邦材料科学及技术实验室的研究团队于当地时间21日宣布开发出一种生物传感器，据称能借由光学物理作用检测出新冠状病毒（Sars-CoV-2 / COVID-19）的RNA片段，灵敏至能够检测患者的呼吸道抹片样本有无病毒，未来更可望于火车站、机场和医院等公共场所中应用，测量空气样本中的病毒浓度。

目前，用于实时检测急性新冠肺炎COVID-19的标准都是建基于RT-PCR（逆转录聚合酶连锁反应）测试。病毒检测人员先使用逆转录酶将新冠状病毒（Sars-CoV-2）的核糖核酸（RNA）翻译成脱氧核糖核酸（DNA），再透过聚合酶链反应（PCR）扩增所得的DNA片段，继而将DNA片段附着到跟其序列匹配的特定标记物上进行检测。

RT-PCR算是目前比较可靠的新冠状病毒检测方法。但往往需要花费数小时方可得出测试结果，时间太长；加上要用到专门的特殊实验室设备和试剂来进行，因此受到不同国家的实验室资源条件所限。

瑞士联邦材料科学与技术实验室日前发表文章，指苏黎世联邦理工学院专家Jing Wang为首的研究团队近日开发出全新的生物传感器，据称可补救当前RT-PCR测试的限制，加快病毒检测，并改善临床测试的诊断准确度。此生物传感器再加发展和改良后，未来有望检测周遭空气中的新冠状病毒浓度，评估一个环境中经气悬胶体（Aerosol，指微小悬浮粒子在空气中形成的稳定分散体系；另译气溶胶、气胶、气雾、烟雾质等）传播病毒的风险。

生物传感器新测试的物理基础是“局部表面等离子体共振”（Localized surface plasmon resonance, 简作LSPR）技术，涉及金纳米结构中发生的光学现象。金纳米粒子（Gold nanoparticles）在玻璃表面上被激光激发，会产生令表面原子电子振荡的能量场。这种等离子体近场产生能以光学传感器测量的特定光学图案。假若有异物分子停靠于金纳米粒子上，等离子场的光学图案便会有所变化。

研究团队于传感器玻璃载体上的金纳米粒子加入两个跟新冠肺炎病毒RNA序列相配的DNA片段。只有新冠状病毒的RNA链才能跟这些DNA互补序列而相连。为使到生物传感器具有特异性、只分辨出这种病毒，研究员在LSPR技术上补以激光处理，进一步引发等离子光热效应（Plasmonic photo-thermal effect, 简作PPT），以增加检测的灵敏和准确度。

Jing Wang及其团队使用含有COVID-19新冠状病毒RNA片段和2003年严重急性呼吸系统综合症（即SARS 沙士）冠状病毒RNA片段的溶液进行测试。经过多次试验后，结合了LSPR和PPT光热效应的光学生物传感器已可以准确识别这两种基因序列相近的病毒。检测结果可于短时间内获得。

除了于呼吸道抹片快速测试中应用，长远而言此光学生物传感器还可以在火车站、医院附近或机场等人流密集环境中检测空气样本有无病毒。不过Jing Wang指出要达到这个目标仍是言之尚早。未来必须开发出可主动吸入空气的系统，从中浓缩气悬胶体，并且自病毒分离出RNA让传感器检测。

资料来源：Wissenschaft、ACS Nano、传感器专家网