纳米金刚石可在单分子水平检出病毒

仙仙 · 发表于 2021-12-9 11:59:50

据最新一期《自然》杂志报道，英国伦敦大学学院的一项新研究发现，低成本纳米金刚石的量子感应能力可提高纸质诊断测试的灵敏度，其灵敏度比广泛使用金纳米颗粒的测试高出5个数量级，有望更早检测出诸如HIV之类的病毒性疾病。

纸质侧向流动测试与妊娠测试的工作方式相同，将一条试纸浸入液体样本中，以颜色（或荧光信号）变化表示阳性结果及检测到病毒蛋白或DNA，被广泛用于检测从HIV到新冠病毒等各种病毒，可实现快速诊断，不必在实验室处理结果。

纳米金刚石具有更高灵敏度，可检测到更低的病毒载量，这意味着可以在更早阶段发现疾病，有望降低病毒传播风险，采取及时有效治疗。

金刚石具有高度规则结构，有些具有一种称为“氮空位（NV）中心”的缺陷。NV中心有许多潜在应用，从超灵敏成像的荧光生物标记到量子计算中的信息处理量子位。研究人员就是利用了纳米金刚石的这种特性。

NV中心可发出明亮的荧光，以此表示抗原或其他靶分子信号的存在。过去，荧光标记受到来自样品或试纸条的背景荧光的限制，很难检测出低浓度病毒蛋白或DNA。但是，荧光纳米金刚石的量子性质允许选择性地调节其发光，因此可以使用微波场将信号固定在设定的频率上，并且可以有效地将其与背景荧光分离，从而解决了这一限制。

光学结果表明，与金纳米颗粒相比，纳米金刚石的灵敏度提高了5个数量级（10万倍），也就是说，生成可检测信号所需的纳米颗粒数量要少得多。通过一个短短的10分钟恒温扩增步骤，研究人员能够在模型样品中以单个分子的水平检测艾滋病病毒RNA。

这项工作已在实验室环境中进行了演示，但研究小组希望开发新的测试方法，以便可以使用智能手机或便携式荧光读取器读取结果，从而使用户更容易进行测试。（记者冯卫东）

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