一種新穎的基于納米技術的原型器件能在現場快速檢測病原體,如埃博拉病毒和其它出血熱病毒。

單粒子干涉反射成像傳感器(SP-IRIS)的原型檢測病毒的方法是把多色LED光源的光照在病毒納米粒子上,傳感器表面涂覆病毒特異的抗體,因而可把病毒納米粒子捕獲到傳感器表面
美國馬薩諸塞州波士頓大學生物醫學工程教授Selim ünlü和醫學微生物學教授John Connor率領的科研小組正在研制這種新型器件。傳統的基于熒光標記的病毒檢測方法需要昂貴的實驗設備、認真的樣品制備、耗時的運送和處理以及充分的用戶培訓。這款器件是快速、無標記的芯片級光子系統,能實現便宜、簡便、準確的現場檢測,資源貧乏國家也能享有這一優勢,從而可能催生病原體診斷、治療和控制方面的解決方案。這款器件的技術有望改變行業現狀,它根據因基因組長度和其它因素不同而導致的病毒尺寸差異來識別各種病毒。
ünlü教授率領的科研小組與波士頓大學物理教授Bennett Goldberg合作提出的這一概念于2010年見諸報道,首次實驗的結果表明它能夠精準確定單個H1N1病毒顆粒的位置和尺寸。科研小組與Connor教授的團隊以及德克薩斯大學醫學中心的科研人員合作4年改進該儀器后證明,該儀器能同時檢測血清樣本里的多種病毒,包括基因被改變成模仿埃博拉病毒和馬爾堡病毒行為的病毒。
ünlü教授談到可能混有病毒、細菌和蛋白質的典型樣本(如未經處理的血液)時說:“其他人已研制出不同的無標記系統,但沒有一臺系統檢測復雜培養基中納米尺度病毒顆粒像我們的系統一樣成功。我們的合作研究利用光學生物傳感器和出血熱方面的專業知識,造就了一臺高度靈敏的設備。”此外,該系統只需稍做樣品制備或無需樣品制備,約1小時產生結果。Connor教授說:“我們的系統通過最大程度減少樣品制備和處理減少了醫療工作者接觸病毒的機會。因為能同時尋找多種病毒,所以能更有效地診斷病人。”
這款原型設備名為單粒子干涉反射成像傳感器(SP-IRIS),它像鞋盒一樣大,由電池供電,檢測病毒的方法是把多色LED光源的光照在病毒納米粒子上,傳感器表面涂覆病毒特異的抗體,因而可把病毒納米粒子捕捉到傳感器表面。如果存在粒子,從表面反射的光的干涉模式就會改變,產生清楚的信號,反映每顆粒子的大小和形狀。該系統具有高通量,因為傳感器表面非常大,能捕獲多達一百萬顆納米粒子的響應。
科研小組與美國北卡羅來納州科研三角園區的碧迪科技公司)以及馬薩諸塞州波士頓的創業公司NexGen Arrays公司正合作開展進一步的技術開發和臨床前實驗,以使SP-IRIS更可靠、更適合現場應用、更快,最好能在30分鐘內給出結果。幾所實驗室現在正在測試SP-IRIS設備,包括德克薩斯大學醫學中心的一座4級生物安全(BSL-4)實驗室,這所實驗室的裝備可研究出血熱病毒。一旦波士頓大學新興傳染病國家實驗室(NEIDL)通過BSL-4認證,也將在那里進行其它測試。按照目前的進展速度,該儀器將在5年后投入現場使用。
Daaboul GG等人的研究論文發表于2014年5月的《ACS Nano》雜志上。