一种新的传感器不仅可以检测病毒是否存在，还可以检测病毒是否具有传染性——这是控制病毒传播的重要区别。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员及其合作者开发了这种传感器，它集成了专门设计的DNA片段和纳米孔传感，可以在几分钟内靶向和检测感染性病毒，而无需对样品进行预处理。他们用两种在世界范围内引起感染的关键病毒——人类腺病毒和导致COVID-19的病毒——展示了这种传感器的功能。
化学名誉教授陆毅(Yi Lu)和土木与环境工程教授贝尼托·马里纳斯(Benito Marinas)与伊利诺伊大学芝加哥分校教授荣利军(Lijun Rong)共同领导了这项研究;阿根廷拉普拉塔国立大学的奥马尔·阿扎罗尼教授;以及德国亥姆霍兹重离子研究中心的Eugenia Toimil-Molares (María)。他们在《科学进展》杂志上发表了他们的研究结果。
“传染性状态是非常重要的信息，可以告诉我们患者是否具有传染性，或者环境消毒方法是否有效，”该研究的第一作者安娜·佩内蒂(Ana Peinetti)说，她在伊利诺伊大学做博士后研究时完成了这项工作。她现在领导着阿根廷布宜诺斯艾利斯大学的一个研究小组。“我们的传感器结合了两个关键组件:高度特异性的DNA分子和高度敏感的纳米孔技术。我们开发了这些高度特异性的DNA分子，称为适配体，不仅可以识别病毒，还可以区分病毒的传染性状态。”
作为病毒检测的“金标准”，聚合酶链反应检测检测病毒遗传物质，但不能区分样本是否具有传染性，也不能确定一个人是否具有传染性。研究人员说，这使得追踪和控制病毒爆发变得更加困难。
“对于导致COVID-19的病毒，已经证明病毒RNA水平与病毒传染性的相关性很小。在一个人被感染的早期阶段，病毒RNA很低，很难检测到，但这个人的传染性很强。”“当一个人康复并且没有传染性时，病毒RNA水平可能非常高。抗原测试遵循类似的模式，尽管比病毒RNA测试要晚。因此，病毒RNA和抗原检测在告知病毒是否具有传染性方面都很差。这可能导致延迟治疗或隔离，或过早释放那些可能仍然具有传染性的人。”
检测传染性病毒的试验，称为空斑试验，已经存在，但需要特殊的准备和几天的孵育才能得出结果。研究人员报告说，这种新的传感方法可以在30分钟到两个小时内产生结果，而且由于它不需要对样本进行预处理，因此它可以用于在实验室中无法生长的病毒。
马里纳斯说，能够区分传染性和非传染性病毒，并从未经处理的样本中检测出可能含有其他污染物的少量病毒，不仅对处于感染早期或治疗后仍具有传染性的患者的快速诊断很重要，而且对环境监测也很重要。
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研究人员说，通过调整DNA来针对不同的病原体，这种传感技术可以应用于其他病毒。传感器中使用的DNA适体可以很容易地用广泛可用的DNA合成器生产，类似于为PCR测试生产的RNA探针。现在是德克萨斯大学奥斯汀分校教授的卢教授说，纳米孔传感器在商业上也是可用的，这使得传感技术很容易扩展。
研究人员正在努力进一步提高传感器的灵敏度和选择性，并将他们的DNA适体与其他检测方法相结合，例如变色试纸或与智能手机一起工作的传感器，以消除对特殊设备的需求。研究人员表示，有了区分非传染性病毒和传染性病毒的能力，他们希望他们的技术也能帮助理解感染的机制。
Marinas说:“此外，适体技术可以进一步发展成多渠道平台，用于检测其他引起公共和环境卫生问题的新兴水传播病毒性病原体，如诺如病毒和肠道病毒，或引起COVID-19的病毒变体。”
这项工作得到了国家科学基金会的快速拨款和伊利诺伊州可持续发展、能源和环境研究所和伊利诺伊州- jitri研究所的种子拨款的支持。佩内蒂得到了皮尤拉丁美洲奖学金的支持。
