正如 2020 年和 2021 年的 COVID-19 大流行所表明的那樣，可靠、快速且具有成本效益的病毒成分檢測(cè)和診斷是管理和減輕疾病影響和傳播的重要因素。Deborah Crittenden、Mark Waterland 及其來(lái)自坎特伯雷大學(xué)和梅西大學(xué)(新西蘭)的研究團(tuán)隊(duì)表示，雖然 PCR 檢測(cè)是檢測(cè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它們的處理速度相對(duì)較慢且資源密集。在 ACS Omega 最近發(fā)表的一篇文章中，他們寫道：“人們普遍認(rèn)識(shí)到，光學(xué)和/或電子傳感技術(shù)可能是開發(fā)快速、高通量、易于使用的護(hù)理點(diǎn)診斷的關(guān)鍵。 ”

這些測(cè)量技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是它們需要達(dá)到檢測(cè) fM 范圍內(nèi)濃度的靈敏度，該范圍代表生物學(xué)和實(shí)際相關(guān)值。研究人員實(shí)施了 3 個(gè)基于光子學(xué)的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量 Covid-19 遺傳特征，包括生物層干涉測(cè)量法和表面等離子體共振，但研究的最靈敏的技術(shù)是表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)。SERS 增強(qiáng)了金屬納米粒子存在下分子的振動(dòng)拉曼光譜。

為了實(shí)現(xiàn)高靈敏度，該團(tuán)隊(duì)使用與 CoV-SARS-2 刺突蛋白特異性結(jié)合的 DNA 適體對(duì)銀納米顆粒的表面進(jìn)行功能化。他們利用拉曼光譜觀察了病毒成分結(jié)合前后適體拉曼光譜的變化。

SERS 光譜是通過(guò) 532nm 激光激發(fā)記錄的，并使用Isoplane-81 攝譜儀測(cè)量光譜(使用長(zhǎng)通邊緣濾光片濾除激光后)，除了外形尺寸小之外，它還能以高分辨率和靈敏度采集數(shù)據(jù)。

然后，研究人員確定了歸因于 NH 和 CH 伸縮振動(dòng)的特定拉曼譜帶，包括主成分分析在內(nèi)的分析揭示了在刺突蛋白存在的情況下這些譜帶強(qiáng)度的特征性降低。結(jié)果表明，所應(yīng)用的 SERS 技術(shù)可以檢測(cè)到亞飛摩爾濃度。此外，該方法具有高速度和靈敏度，使其成為開發(fā)快速診斷儀器的良好基礎(chǔ)。未來(lái)的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)可能會(huì)大規(guī)模應(yīng)用 SERS 等技術(shù)，從而能夠做出更快、更明智的決策，以防止大規(guī)模病毒爆發(fā)。

審核編輯 黃宇