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 及其來自坎特伯雷大學(xué)和梅西大學(xué)(新西蘭)的研究團隊表示，雖然 PCR 檢測是檢測的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它們的處理速度相對較慢且資源密集。在 ACS Omega 最近發(fā)表的一篇文章中，他們寫道：“人們普遍認識到，光學(xué)和/或電子傳感技術(shù)可能是開發(fā)快速、高通量、易于使用的護理點診斷的關(guān)鍵。 ”

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

為了實現(xiàn)高靈敏度，該團隊使用與 CoV-SARS-2 刺突蛋白特異性結(jié)合的 DNA 適體對銀納米顆粒的表面進行功能化。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 532nm 激光激發(fā)記錄的，并使用Isoplane-81 攝譜儀測量光譜(使用長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)。未來的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)可能會大規(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