香港理大研发可快速检测流感病毒的纳米生物传感

香港理大的研发采用一种名为上转换发光共振能量转移的光学检测方法检测病毒。这个光学方法步骤简单,能够将检测所需的时间由传统临床的病毒检测方法的一至三天缩短至两至三小时,比传统方法快超过十倍。

香港理大的研发采用一种名为上转换发光共振能量转移的光学检测方法检测病毒。这个光学方法步骤简单,能够将检测所需的时间由传统临床的病毒检测方法的一至三天缩短至两至三小时,比传统方法快超过十倍。另外,每个样本的检测成本约为港币二十元,低于传统方法80%。除了流感病毒,这项技术更可应用于其他种类的病毒检测,促进低成本、高灵敏度、可针对不同病毒的快速测试的发展。


香港理大研发可快速检测流感病毒的纳米生物传感


传统的流感测试为生物检测的方法,包括基因分析方法 -- 逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR),和免疫力学中的酵素结合免疫吸附分析法(ELISA)。不过,RT-PCR成本高和耗时,而ELISA的灵敏度相对较低,难以用于前线和现场病毒检测。以上的限制造就了理大研发以光学的方法检测病毒的上转换纳米粒子生物传感器。


香港理大的研究人员以光学方法,研发出一种生物传感器,类似磁石互相吸引的原理,连接着探针低聚核苷酸(probe oligo)的上转换粒子(upconversion nanoparticles),和通过化学反应连接流感病毒低聚核苷酸(flu virus oligo)的金纳米粒子。由于上转换粒子的探针低聚核苷酸(probe oligo)和金纳米粒子的流感病毒低聚核苷酸(flu virus oligo)的DNA基对配合,两者会像形状相乎的磁石互相吸引。这个过程称为低聚核苷酸的杂化(oligo hybridization)。当用近红外激光照射上转换粒子,它们会发出用肉眼可看见的绿光,同时,绿光亦会被金纳米粒子所吸收。因此,我们可以凭绿光的减弱以识别病毒的存在。


香港理大的科研团队以往采用上转换发光共振能量转移的光学检测方法检测病毒媒介为液体。为进一步增加其灵敏度,研究人员采用了固体的纳米多孔氧化铝膜(NAAO)系统作病毒检测。由于纳米多孔氧化铝膜系统布满很多空心的通道,有更多空间进行低聚核苷酸的杂化反应。因此,采用去活化的病毒样本的临床测试显示,采用固体媒介比液体的灵敏度高出超过10倍。


香港理大的研发不但设计和操作简单,而且不需要昂贵的仪器和复杂的操作技能,而其灵敏度可以与传统方法看齐。与传统下转换光学技术相比,它对基因物质的损害少,而且不会产生背景萤光,影响检测讯号。另外,由于每一种病毒都有独特的基因排序,研究人员只要知道任何病毒的基因排序,便可以设计相应的DNA基对的连接探针。换言之,只要修改上转换纳米粒子的连接探针,上转换发光共振能量转移的光学检测方法便能够广泛应用于其他不同种类的病毒检测。


相关的学术论文最近已于两本纳米物料研究领域权威杂志ACS Nano 和Small中发表。在创新及科技支援计划的支持下,研究团队会继续优化纳米生物传感器,包括提升其灵敏度和针对性,以及发展一个阵列用作同时检测多种类型的流感病毒的平台。


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