據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，近日，來(lái)自挪威科技大學(xué)（NTNU）、奧斯陸城市大學(xué)（Oslomet）、大不里士大學(xué)（University of Tabriz）的研究人員展示了一種使用納米傳感器檢測(cè)血液樣本中冠狀病毒的新方法。
Amir Maghoul說(shuō)道：“很多研究都集中在尋找快速隔離冠狀病毒感染者的方法，因?yàn)檫@可以打破感染鏈。我們研發(fā)的納米傳感器因其超快檢測(cè)冠狀病毒的獨(dú)特特性而受到廣泛關(guān)注。” Amir Maghoul是上述納米傳感器的研究人員，也是“An Optical Modeling Framework for Coronavirus Detection Using Graphene-Based Nanosensor”論文的第一作者，該論文近期發(fā)表于《納米材料（Nanomaterials）》期刊。
Amir Maghoul開(kāi)始工作時(shí)是挪威科技大學(xué)的博士后，主要為檢測(cè)冠狀病毒而研發(fā)納米傳感器，其中第一步是確定區(qū)分冠狀病毒與人類(lèi)血液中的其它成分的光學(xué)特性。
挪威科技大學(xué)物理學(xué)教授Ingve Simonsen解釋說(shuō)：“大多數(shù)人都看到冠狀病毒被描繪成一個(gè)帶有表面刺突的球體，具有包膜蛋白（E）、刺突蛋白（S）、膜蛋白（M）與核殼蛋白（N）等四種結(jié)構(gòu)蛋白，外圍有脂雙層構(gòu)成的包膜，在電子顯微鏡下為一電子密度高的殼狀結(jié)構(gòu)。我們想看看這些刺突的長(zhǎng)度和大小的光學(xué)特性，以及病毒核心大小是否重要。”
為了找到問(wèn)題的答案，研究人員使用了一種基于光譜分析的數(shù)學(xué)模型。病毒的光學(xué)行為——即病毒如何以共振的形式反射光——在整個(gè)光譜范圍內(nèi)進(jìn)行了模擬和分析。“我們觀(guān)察到反射率隨刺突的長(zhǎng)度而變化。隨著刺突變長(zhǎng)，反射率降低，同時(shí)共振向更長(zhǎng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移。”Ingve Simonsen說(shuō)，“當(dāng)研究人員改變模型中病毒核心大小時(shí)，他們觀(guān)察到了類(lèi)似的反應(yīng)。通過(guò)這種方式，研究人員可以找出冠狀病毒在波長(zhǎng)光譜的哪一部分與血液中的其它成分不同。”
“在某些波長(zhǎng)下，我們會(huì)根據(jù)是否存在冠狀病毒而得到不同的光學(xué)響應(yīng)。我們稱(chēng)之為冠狀病毒的光學(xué)特征。”Ingve Simonsen繼續(xù)說(shuō)，“我們知道顆粒的光學(xué)特性會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化。如果它們?cè)谒谢蛘婵罩校绻麕讉€(gè)顆粒彼此相鄰，或者如果表面覆蓋著一層薄薄的另一種物質(zhì)，它們的行為就會(huì)不同。”
多功能石墨烯
“我們所做的是在非常薄的石墨烯層上集成一個(gè)由薄圓柱形金顆粒組成的陣列。石墨烯是一種納米材料，具有許多令人著迷的特性，包括導(dǎo)電性好、損耗小。”
當(dāng)含有冠狀病毒的血液經(jīng)過(guò)金顆粒時(shí)，金顆粒的共振頻率發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生電磁場(chǎng)。該電磁場(chǎng)在納米傳感器中產(chǎn)生易于測(cè)量的電流。Ingve Simonsen說(shuō)道：“通過(guò)研究入射光的特定頻率范圍的電流曲線(xiàn)，我們可以確定血液中是否含有冠狀病毒。”
該納米傳感器具有非常靈敏的性能潛力。Amir Maghoul表示，納米陣列下的智能石墨烯材料起到了放大器的作用。
Amir Maghoul繼續(xù)說(shuō)：“納米技術(shù)以前還沒(méi)有用于這種新冠病毒檢測(cè)傳感器，所以這項(xiàng)研究成果是一項(xiàng)新的技術(shù)。我們?cè)谶@里所做的是創(chuàng)建一種光學(xué)方法來(lái)檢測(cè)冠狀病毒，并顯示病毒在光譜中的行為。下一步是建立一家能夠開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)該納米傳感器原型的公司。”
Amir Maghoul最后表示：“我們需要籌集資金，以便能夠繼續(xù)開(kāi)發(fā)一種適合商用的納米傳感器。挪威科技大學(xué)與奧斯陸城市大學(xué)之間的合作表明，如果這項(xiàng)工作得到足夠的資金支持，我們有能力量產(chǎn)這種用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光學(xué)式納米傳感器。”
審核編輯：劉清