Science Advances：一种检测致命传染病早期发病的方法

罗格斯大学的研究人员已经开发出一种检测致命传染病早期发病的方法，这种方法非常灵敏，有朝一日可能会彻底改变流行病的医学方法。《科学进展》杂志描述了这项测试，它是一个包含在计算机芯片中的电子传感器。它采用纳米球——由更微小的遗传物质颗粒组成的微小球形团块——并将该技术与先进的电子技术相结合。

　　

罗格斯大学的研究人员已经开发出一种检测致命传染病早期发病的方法，这种方法非常灵敏，有朝一日可能会彻底改变流行病的医学方法。

《科学进展》杂志描述了这项测试，它是一个包含在计算机芯片中的电子传感器。它采用纳米球——由更微小的遗传物质颗粒组成的微小球形团块，每个纳米球的直径比人类头发的宽度小1000倍——并将该技术与先进的电子技术相结合。

罗格斯大学工程学院电气与计算机工程系教授、该研究的作者之一Mehdi Javanmard说:“在COVID大流行期间，一种不存在但可能阻止病毒传播的东西是一种低成本的诊断方法，它可以标记出被称为‘安静感染者’的人，即那些不知道自己被感染的患者，因为他们没有表现出症状。”“在大流行中，早期准确地确定感染是圣杯。因为一旦一个人出现症状——打喷嚏和咳嗽——就太晚了。那个人可能已经感染了20个人。”

在过去的20年里，Javanmard一直在开发生物传感器——一种监测和传输生命过程信息的设备。在2019冠状病毒病大流行期间，他对感染的程度和巨大的生命损失感到沮丧。他相信一定有一种方法可以使用生物传感器作为一种检测方法，从而更早地发现疾病。

Mehdi Javanmard和他在瑞典卡罗林斯卡学院、斯坦福大学和耶鲁大学的同事们一起，与罗格斯大学的博士生、该研究的合著者Muhammad Tayyab展开了头脑风暴。

“我们在想:怎样才能利用我们的个人专长来创造新的东西?”Javanmard说。

该团队开发的生物传感器通过一系列步骤工作。首先，它将注意力集中在病毒的核酸特征序列上——这是一种自然产生的化学化合物，在细胞中充当主要的信息携带分子。其次，因为它放大了样本中发现的任何核酸序列，它会复制更多，多达1万个。然后，它将成千上万的核酸微粒聚集成纳米球，这些纳米球“大”到足以被检测到。

当纳米球被单独引导通过两侧含有电极的微小通道时，它们就会被电识别出来。这个过程类似于人们排成一列通过机场安检门，一个接一个地接受x光检查。

Javanmard说:“我们的方法包括将病毒核酸材料卷成一个足够大的DNA球，以便被称为电子细胞仪的细胞测量设备检测到。”“因此，我们可以在浓度仍然很低的早期阶段标记感染。”

这种方法适用于从血液和唾液中提取的样本，并已被证明可以检测出几种病毒的早期感染，包括导致普通感冒的鼻病毒，甚至是肺结核等细菌感染。这项技术已经小型化，并包含在一个计算机芯片中，小到足以携带和穿戴。

一旦商业化，预计最直接的用途将是该测试在早期阶段检测病毒感染的功效。Javanmard说，最终，这项技术还可以用于检测细菌引起的疾病，以及食物和水供应中的细菌污染。

Javanmard说:“这些病原体对经济、人们的生计和人们的健康都是毁灭性的。”“我们不应该停止为此做准备。我们需要创造下一代的工具来阻止他们。这才是这项技术真正的意义所在。”