开发“基于冷凝的病毒收集+纸质免疫传感器”监测系统

速度快于PCR且可分析传染性…论文发表于《Environ. Sci. Technol.》

据疾病管理厅消息,此前一度趋缓的流感在开学之际再次出现流行迹象。


流感是由流感病毒感染引发的疾病,国内研究团队开发出了能够快速捕捉在室内空气中漂浮的这类病毒的技术。


预计该技术将有助于在学校、医院等场所及早监测到流感、新冠肺炎等病毒性传染病,并防止其扩散。


蔚山科学技术院(UNIST)机械工程系教授 Jang Jaeseong 团队开发出了一种新型监测系统,可以在不破坏室内空气中病毒的情况下进行捕集,并对其进行快速分析。

UNIST教授 Jang Jaeseong。

UNIST教授 Jang Jaeseong。

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与现有用于流行病学调查的空气中病毒捕集方式不同,研究团队通过这一系统检测出了甲型流感病毒。


该系统首先将空气吸入装置内部,在其中使病毒颗粒表面凝结水分进行捕集,然后利用纸基免疫传感器进行检测。由于空气中的病毒体积小、重量轻,难以直接捕集,因此通过在病毒表面包覆水滴,使其变得更大更重以便捕集。在装置内部形成高速气流时,带有病毒的水滴由于惯性无法跟随气流转向,从而与捕集器表面发生碰撞并被截留。


将捕集器中汇集的病毒样本转移到纸基免疫传感器上后,可以在30分钟内确认是否存在病毒。免疫传感器是一种利用蛋白质抗原—抗体反应的检测技术。病毒表面的血凝素(HA)和核蛋白(NP)与抗体发生反应,从而实现检出。


这一系统不仅缩短了病毒检测时间,还可以推断被检出的病毒是否具有实际感染力。传统的聚合酶链式反应(PCR)检测是通过检测病毒的遗传物质(DNA、RNA)来实现的,需要昂贵设备,而且遗传物质扩增过程耗时较长,至少需要数小时。


此外,传统方法同样会检出已经死亡病毒的遗传物质,因此无法判断其是否仍具有感染力。相比之下,通过这项技术检测到的血凝素蛋白具有一个特点:病毒传染性越强,其被检出的量越多。


在实际应用中,研究团队在小学教室、走廊、食堂等处共采集了17份空气样本并进行分析,其中4份样本中检出了甲型流感病毒(H1N1)。而采用现有用于气溶胶流行病学调查的商用设备则未能检测出病毒。

安装在校内的病毒监测装置(G-AVS)及其运行场景。

安装在校内的病毒监测装置(G-AVS)及其运行场景。

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Jang Jaeseong 教授表示:“这项技术不仅适用于流感病毒,也可应用于包括新冠肺炎在内的多种呼吸道病毒。通过进一步研究对系统进行高度化,有望在公共场所、医院、学校等各种空间的早期感染监测和应对方面发挥重要作用。”


该研究于3月30日发表在美国化学会(ACS)旗下国际期刊《环境科学与技术》(Environmental Science & Technology)上。


研究工作得到了韩国研究财团和环境部的资助。





本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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