为了尽快控制疫情，社会上迫切需要对新冠状病毒进行快速而可靠的检测手段。目前大多数实验室都在使用一种叫“聚合酶链式反应逆转录聚合酶链反应”的分子方法来检测呼吸道病毒。虽然此法已得到了很好的验证，甚至可检测极小数量的病毒，但也很耗费时间且容易出错。

近期，Jing Wang 和他在瑞士国家联邦实验室和苏黎世联邦理工学院的团队开发了一种结合了光学和热学两种效应的“光学生物传感器”来检测病毒。据悉，这种传感器是基于玻璃基板上的微小金结构（即所谓的金纳米岛），然后将人工合成的 DNA 受体与SARS-CoV-2的特定 RNA序列相匹配嫁接到纳米岛上。由于冠状病毒是RNA 病毒，它的基因组由单一的RNA链组成，因此通过传感器上病毒的互补序列，便能可靠地识别病毒。

冠状病毒（图片来源：Fusion Medical Animation）

该传感器用于检测的技术称为LSPR，是“局部表面等离子体激元共振”的简称。这是一种在金属纳米结构中发生的光学现象：被激发时，它们会调制特定波长范围内的入射光，并在纳米结构周围产生等离激元近场。因此当分子结合到表面时，激发的等离子体近场内的局部折射率便会发生变化，当位于传感器背面的光学传感器观察到此变化后，便可确定样品是否包含特定的RNA链。

但这还不是全部，当传感器捕获到与其上DNA受体完全匹配的RNA链时，这时传感器还会产生第二种效应“等离子光热（PPT）效应”——如果传感器上相同的纳米结构被某个波长的激光激发，就会产生局部热量。如前所述，病毒的基因组仅由单链RNA组成。如果这条链找到了互补的对应物，则两者结合将形成一条双链，这一过程称为杂交。当双链分裂成单链时，对应的称为熔融或变性，此时的反应温度被称为熔化温度。但当环境温度比熔化温度低得多时，不互补的链也可以连接——因此为了避免此类错误结果的出现，该传感器结合了PPT效应来提高环境温度，使仅有彼此互补的链才可以连接，提高检测准确率。

为了证明这种新型传感器可以可靠地检测到新冠病毒，研究人员用一种与之十分相似的病毒进行了测试——SARS-CoV，也就是2003年爆发的SARS病毒，两者RNA只有微小的差别。 实验最终获得了成功，“测试证明，该传感器可以清楚地区分这两种非常相似的 RNA序列，”Wang解释道，“而且几分钟内就能得到结果。”

然而，该传感器若想在空气中测量病毒浓度，则还需要一些别的辅助工具，例如一个可以吸入空气，将气溶胶浓缩并从病毒中释放RNA的系统。对此，Wang说：“虽然还需要许多开发工作，但一旦准备就绪，该传感器便可应用到其他病毒上，帮助在早期阶段检测和阻止流行病。”

该传感器有望在火车站等人群密集场所得到应用

来源：empa.ch

粉体圈 Coco编译