生物传感器技术能快速检测流感病毒

By LabMedica International staff writers
Posted on 05 Jul 2017

一个研究团队开发了一种电压传感器，用于早期检测甲型流感病毒（H1N1），其检测灵敏度是常规检测灵敏度的近100倍，并能区分人流感病毒株和禽流感病毒株。
Tokyo Medical and Dental University（TMDU；Tokyo，Japan）的研究人员开发的传感器甚至能早期检测极低密度的病毒。此类早期诊断在避免可能的流感爆发中至关重要，因为必须及时给予抗病毒药物进行控制。常规检测流感病毒的方法速度慢，费用高，可能错过早期病毒感染。相反，新的生物传感器检测法能检测到导电聚合物中电压的微小变化，快速检测出比现有试剂盒检测浓度限值小100倍密度的病毒。

图片：糖改性导电聚合物识别人流感病毒。开发了一种新型导电聚合物，以电流方式检测三糖与人甲型流感病毒（H1N1）包膜中的血球凝集素的特殊相互作用（照片由Tokyo Medical and Dental University提供）。

导电性聚合物是一类碳基分子，可能导电，但也能用于生物环境。生物分子很容易附着在聚合物上，从而允许其与特定靶点结合。本研究中，聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）是一个功能基团改良分子，能与H1N1人流感病毒结合，但不会与禽流感病毒株结合。
“导电聚合物相对于无机聚合物有多种优势，”通讯作者Yuji Miyahara解释到，“包括能进行电流转运和离子转运，具备机械可塑性，细胞毒性低，通过铸模或打印生产成本低，通过化学合成或掺杂工艺，产品有可调节性。”
为构建生物传感器，将聚合物薄膜放在两个电极之间。当溶液中含有H1N1，并且其外壳上携带少量正电荷时，加入导电聚合物后一些病毒会粘在聚合物上，并增大电极检测到的电压。这种电流法允许传感器检测到存在的很少量病毒。病毒载量通常以血凝单位（HAU）进行检测。新的传感器能检测出的病毒浓度小至0.013 HAU。相比之下，使用免疫色谱法的现有试剂盒商品仅能检测出浓度为1.13 HAU左右的病毒。
“该设备是可穿戴监测器和床旁检测的良好候选设备，”研究的合著者Shoji Yamaoka补充道。
本研究已由Hai W等人发表于2016年4月5日版的ACS Applied Materials & Interfaces（应用材料与界面）杂志。