高科技验血病毒旋即现形

【字体: 时间:2004年12月02日 来源:大众科技报

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  血液是病毒的聚集地,许多未现端倪的疾病都能通过验血检测出来。然而,传统的验血手段需血量大、速度慢,且误差较大,对于一些传染病的监控相当不利。随着基因科技、纳米技术、微电子技术的发展,更加精确、快速的病毒检测手段出现了,或许在不久的将来,人们就能使用这些高科技检测仪器,更好地避免传染病。

根据电流探测病毒 

美国哈佛大学的查里斯·里贝尔等人,使用纳米尺寸的晶体管,探测流行性感冒病毒。里贝尔的研究小组在以纳米线为基础的晶体管,表面镀一层抗体,将其转变成病毒探测器,病毒经由很细小的通道被导引至晶体管内。由于病毒是带电微粒,因此当病毒经过晶体管时,管中的电流会随之改变。由于纳米晶体管具有放大功能,因此该装置具有极高的单一分子灵敏度。 

此外,若以不同抗体调整数组中不同的纳米线,则可以同时探测多种病毒。里贝尔的研究小组正在设计可以同时探测100种病毒的仪器。同时,他们希望进一步提升该仪器的灵敏度,用以探测单一核酸和蛋白质。

根据基因种类分离病毒 

日本开发出只需20秒就能检测出病毒等微生物的基因芯片,为迅速诊断一些传染病开辟了道路。由日本物质材料研究所、德岛大学和岛津制作所的研究人员开发的这种基因芯片,由石英材料制成。芯片表面有宽25微米的沟槽,槽内并列排放由微细技术加工而成的高2.7微米、直径500纳米的石英细柱。 

检测前,研究人员先用荧光物质给待测样本中的基因做上标记,然后把待测样本溶液注入槽内,加上电压,溶液就会在槽内流动,使细柱发生振荡,再根据病毒基因大小将不同基因分离开来。例如,把人的血液样本注入槽内,由于白细胞基因等人类基因的尺寸较大,因此细柱振荡后,这些基因移动速度较慢;而病毒基因的尺寸较小,细柱振荡后,病毒基因移动速度较快。科学家通过照相机拍摄的图像,可以观察到分离出来的基因,并确定它们的种类。 

在实验中,研究人员仅用20秒钟就查出了噬菌体的基因。他们认为,如果调整纳米柱的间距,可以精确分离各种大小不同的基因。如果对血液样本进行特殊的预处理,还可在短时间内查出每个人基因的差异,从而预测药物对人体不良反应的大小。

称重病毒 

病毒的重量各不相同,如果能称出每种病毒的重量,制作一个病毒重量标准表,以后只要测出某个病毒的重量,再与标准表对照,就能判断这个病毒的种类。 

美国康奈尔大学的研究人员哈罗德·克雷格等人设计出一个纳米机电器件,该器件可称出质量小至1阿克(100亿亿分之1克)的病毒。器件中的核心部件是一个由晶体硅元件制作的长4微米、宽500纳米的振荡悬臂。当一个病毒粒子停留在悬臂上时,悬臂的振荡频率会由此改变。悬臂振荡频率的改变可由测量反射自晶体的激光得知,进而计算出病毒粒子的重量。康奈尔大学的研究人员利用化学镀膜的方法,在悬臂表面镀上一层对特定病毒敏感的抗体,接着将悬臂浸入含有病毒的溶液中,病毒会附着在器件表面,然后再把器件从溶液中拿出,测量振动频率。克雷格表示,该器件的灵敏度很高,连几个病毒粒子都可以快速地探测并鉴定出来。

倾听病毒的声音 

英国科学家研究出一种新技术,能够通过倾听病毒从特殊装置上飞出时产生的声音,检测病毒的类型。英国剑桥大学的科学家在晶体表面涂上抗体,释放出病毒与抗体分子结合,然后施加电压使晶体进行快速振动。随着电压的升高,晶体振动速度加快,病毒与抗体之间的结合会因此而断裂,促使病毒从晶体表面飞出。科学家说,在这一过程中,原先使病毒与抗体结合的能量有一部分将以声波的形式释放,也就是说,病毒从晶体表面飞出时会发出一个微小的声音。不同的病毒与抗体的结合力量强弱不同,因此病毒被弹出晶体表面所需的电压也不相同。监听病毒飞出的声音,结合当时电压的强弱,就能判定病毒的类型。科学家已对一种疱疹病毒进行了此项试验。他们希望进一步改良这种技术,使它成为一种能通过便携式简单设备进行的精确、快捷、廉价的病毒检测方法。

肉眼查病毒 

人和动物在感染病毒之后,体内会立即启动免疫系统,产生一些对抗病毒蔓延的抗体。因此,不少研究人员希望通过检测抗体,间接地检测病毒是否存在以及存在的浓度。 

根据这一设想,日本全药工业公司和京都工艺纤维大学的研究人员组成的研究小组,开发出一种仅用15分钟就可目测确诊病毒感染的新技术。他们研制出一种白色混浊试剂,其中含有能与抗体发生反应的特殊蛋白质。将这种试剂与血液混合,如果待检测血液中存在抗体,就会产生沉淀,研究人员用肉眼就可判断人和动物是否已感染待检测病毒。

寻找病毒潜伏位置 

美国哈佛医学院分子成像研究中心的研究小组,给患者注射磁性纳米微粒,可在患者体液与细胞组织中找出病毒。此种技术使用的磁性纳米微粒具有氧化铁核心以及多糖外层,多糖使得抗体很容易依附在微粒表面。将纳米微粒添加在人体体液样本中,给患者注射,如果患者体内有病毒,病毒就会黏附在微粒表面的抗体上,形成一大簇能被磁共振成像仪扫描检测出的颗粒。研究人员声称,此系统已成功地在血液样本中检测出引起唇疹的疱疹病毒,以及引起感冒的腺病毒。研究人员希望该技术在几年之内即能在病人体内进行病毒检测。
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