用于檢測病毒病原體的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

2020年新冠肺炎大流行的爆發(fā)再次表明，可靠和快速的檢測方法對于采取有效措施抗擊大流行是多么重要。德累斯頓工業(yè)大學(xué)(TUD)材料科學(xué)與納米技術(shù)系主任的科學(xué)家們在最近發(fā)表的兩項研究中，在開發(fā)用于檢測病毒病原體的高度創(chuàng)新解決方案方面取得了相當(dāng)大的進展。

他們的工作成果現(xiàn)已發(fā)表在ACS應(yīng)用材料與界面和先進材料界面雜志上。

定制化、功能強大和適應(yīng)性強的納米電子傳感器是對抗當(dāng)前和未來流行病的一種有希望的方法。這些傳感器不僅可以對疑似疫情進行常規(guī)診斷，還可以對公共汽車、火車、學(xué)校或醫(yī)療機構(gòu)的環(huán)境空氣進行持續(xù)監(jiān)測。這意味著一旦出現(xiàn)病毒，就可以立即采取適當(dāng)?shù)拇胧��?/p>

自2020年以來，德累斯頓的科學(xué)家們一直致力于開發(fā)小型化傳感器，以準(zhǔn)確有效地檢測SARS-CoV-2抗原。除了TUD教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊。來自漢堡歐洲分子生物學(xué)實驗室(EMBL)、德累斯頓萊布尼茨聚合物研究所(IPF)和韓國浦項科技大學(xué)(POSTECH)的科學(xué)家Gianaurelio Cuniberti和Bergoi Ibarlucea博士也參與了這兩項研究。

符號:生物識別的革命

一項研究發(fā)表在《ACS應(yīng)用材料與界面》雜志上，描述了一種突破性的創(chuàng)新方法，可顯著提高SARS-CoV-2抗原檢測的準(zhǔn)確性和速度。它涉及到將合成的納米體(即sybodies)作為受體插入生物傳感器中。

Gianaurelio Cuniberti教授與Bergoi Ibarlucea博士協(xié)調(diào)了這兩項研究，他說:“Sybodies代表了一種快速、可持續(xù)和合乎道德的替代方案，與傳統(tǒng)抗體不同，它是使用非動物方法開發(fā)和制造的�！�

他補充說:“使用sybodies的另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是，與抗體相比，它們的尺寸更小，因此生物識別過程可以在更靠近傳感器表面的地方進行，從而增加信號強度，使傳感器更快、更敏感。”在硅納米線的場效應(yīng)晶體管上成功地進行了初步測試，證明了該方法的巨大應(yīng)用潛力。

克服對生物液體的敏感性喪失

在發(fā)表在《先進材料界面》雜志上的第二篇論文中，研究小組研究了傳感器在生物流體中工作時靈敏度的提高。這些樣品具有復(fù)雜的分子組成，嚴(yán)重限制了傳感器的檢測范圍。

為了解決這個問題，科學(xué)家們開發(fā)了一種基于介電聚合物聚乙二醇的水凝膠的特殊表面改性。這樣就可以直接在患者的唾液和其他樣品中進行測量，并且消除了耗時和昂貴的樣品制備步驟的需要。