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《测试使用纳米技术快速诊断寨卡病毒》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-08-14

  • (Nanowerk新闻)华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员已经开发出一种纳米技术测试，可以快速检测出Zika病毒在血液中的存在。

    目前，对寨卡病毒的检测要求将血样冷藏并运送到医疗中心或实验室，延迟诊断和可能的治疗。虽然新的概念验证技术尚未在医疗环境中使用，但测试的结果可以在几分钟内确定。此外，测试所需的材料不需要冷藏，也可以用于其他新出现的传染病的测试。

    来自华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)和工程与应用科学学院(School of Engineering & Applied Science)的一项小型研究发现，在《高级生物系统》(Advanced Biosystems)(“快速、尖端的、基于纸张的等离子体生物传感器用于兹卡病毒诊断”)的网站上，可以找到这些发现。

    ——文章发布于2017年8月10日

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    • 编译者：pengh
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    • 麻省理工学院的研究人员开发了一种基于纸张的测试，可以在20分钟内诊断寨卡病毒感染。与现有的检测不同，新诊断并没有与登革热病毒发生交叉反应。登革热病毒是寨卡病毒的近亲，在许多寨卡病毒检测中可能会产生假阳性。 在寨卡病毒和登革热流行的国家，这种检测方法可以提供一种易于使用、廉价和便携的诊断方法，而在血液中检测病毒RNA的黄金标准检测方法是不可用的。 “有一个单独的测试可以区分登革热和寨卡病毒的四种血清型，这很重要，因为它们是相互传播的。它们是由同一只蚊子传播的，”波士顿马萨诸塞大学的工程学副教授、麻省理工学院机械工程系的访问科学家、该论文的共同资深作者金伯利哈姆德-希弗里利说。 研究人员与世界各地的科学家合作，在患者样本上测试这一新设备，并确认它能准确地将寨卡病毒与相关病毒区分开来。 Lee Gehrke是麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)的赫尔曼。冯。霍尔姆霍兹教授，也是这项研究的资深作者，该研究发表在9月27日的科学转化医学杂志上。这篇论文的第一个作者是IMES的研究科学家艾琳博斯和机械工程博士后海伦娜德Puig。 没有更多的假阳性 诊断寨卡病毒的最大挑战之一是，许多测试都是基于与一种名为NS1的病毒蛋白相互作用的抗体，这种蛋白在被感染患者的血液中发现。不幸的是，来自同一家族的许多其他病毒，也就是flavi病毒，都有类似的NS1，并且会产生假阳性。黄病毒包括西尼罗河病毒和引起黄热病的病毒，以及登革热病毒。 为了建立更精确的诊断方法，麻省理工学院的研究小组开始寻找能够与寨卡病毒产生的NS1蛋白质相互作用的抗体，以及从这四种不同的登革热病毒株中分别获得NS1的抗体。 为了达到这一目标，研究人员将小鼠暴露在寨卡病毒和登革热病毒中，然后对产生的抗体进行配对，以对抗每一种黄病毒版本的NS1蛋白质。这使得他们能够识别出只有一个版本的NS1的抗体，而不是其他的抗体。 “我们从信息学的分析中得知，如果我们看得足够多，并且我们梳理了这些动物的B细胞，我们最终会发现这些抗体，”博斯说。“我们能够梳理出所有能让你在检测中独一无二的抗体。” 研究人员使用这两对分别进行了5个单独的测试，分别针对每种病毒。他们用一种抗体从每一对中涂上一种抗体，而第二种抗体则附着在黄金纳米颗粒上。在将患者的血液样本添加到这些纳米颗粒的溶液中后，纸条就被浸入溶液中。如果目标NS1蛋白存在，它就会附着在纸条上的抗体和纳米粒子结合抗体上，在20分钟内就会出现一个彩色的斑点。 这种方法需要每个样本的5条测试条来检测每一种病毒，但是研究人员现在正在研究一个版本，该版本将对所有5个样本进行测试。 大多数寨卡病毒和登革热流行的国家不允许患者样本被运出该国，因此研究人员前往包括墨西哥、哥伦比亚、印度和巴西在内的几个国家，用患者样本检测他们的设备。 他们发现，他们的研究结果与聚合酶链反应(PCR)测试的结果相当，后者在血液中检测病毒RNA。在发现寨卡病毒的地区，PCR检测并没有得到广泛应用，因为它们需要经过培训的人员和实验室设备，而这些设备在任何地方都是不可用的。 “由于传统方法需要大量的样本收集和诊断,这便宜,纸质,快速诊断将许多传染性疾病的诊断非常有用,”卢克Lee说,副总统的新加坡国立大学和生物医学研究所主任在新加坡全球卫生研究和技术。 新兴的病毒 登革热每年感染数亿人，主要是在热带地区。这通常不是致命的，但在有不止一种血清型的地区，它更有可能产生一种严重的、可能危及生命的疾病。一种能够区分所有四种血清型登革热的诊断方法，可以让医生在早期发现一种新的血清型进入他们的区域。 “当我们前往这些病毒存在问题的地方时，那里的人们一致表示，他们需要更多的监控。他们需要知道哪些病毒在他们的环境中传播，”Gehrke说。 研究人员相信，他们的方法也能让他们快速开发出针对未来可能出现的其他相关病毒的诊断测试。 “通过筛选我们对抗所有这些抗原的抗体，就像西尼罗河病毒一样，我们已经知道它们的反应有多好。因此，这是我们未来可以使用的信息，开发更多的测试，可以用来检测其他新兴病毒。”Gehrke说。 他们现在正在研究一种新型的“波萨”病毒的诊断方法，这种病毒的传播与莱姆病的传播相同。Powassan主要在美国东北部和五大湖地区发现了一种严重的脑炎。 这项研究是由美国公共卫生服务和哥伦比亚科学技术创新基金资助的。 ——文章发布于2017年9月27日
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    • 病毒是颗粒状的，以不同的形态存在。与其他微生物相比，病毒的体积小(20到900纳米)增加了其分离和显示的难度。 病毒通常具有高度传染性，缺乏及时有效的控制系统是其潜在健康影响的主要原因。纳米技术已被证明在实验室诊断一般感染，特别是病毒感染方面是有效的。 1950年，随着细胞培养系统和电子显微镜的发展，第一个病毒的分离和检测开始了。在20世纪80年代早期，诊断病毒学随着免疫分析和聚合酶链反应(PCR)的发明取得了重大进展。 广泛的血清学和分子检测技术的迅速发展对病毒的实验室研究和临床诊断都是一个福音。目前，纳米材料(物理、化学、机械、磁性等)的独特性能被有效地用于病毒检测。 用于病毒检测的纳米颗粒 一些纳米材料如量子点、碳纳米管、氧化石墨烯、二氧化硅和金属纳米颗粒被用作检测致病病毒的生物传感器。下面讨论一些用于病毒检测的纳米颗粒。 量子点(量子点) 量子点是具有独特光学和电学性质的纳米级半导体晶体。 量子点具有吸收范围广、光致发光、多重染色、荧光寿命长、抗光漂白能力强等优点。QDs是提供快速和灵敏的病毒检测的有用工具，以促进病毒性疾病的早期治疗和监测。 基于qds的快速捕获和成像系统涉及一种双染色成像技术。这项技术能够快速捕获和检测人类免疫缺陷病毒(HIV)，而且成本效益极高。 基于fet的QDs-DNA系统用于快速、简便、灵敏的乙肝病毒dna检测。 碳纳米材料 碳纳米管:基于碳纳米管的生物传感器具有高的表面积，具有很高的灵敏度和选择性。该体系有利于纳米颗粒的功能化和固定化。它被用来检测乙肝病毒和乳头瘤病毒。 二氧化硅纳米颗粒(SiNPs):许多生物分子可以与二氧化硅纳米颗粒连接，包括抗原抗体、多肽和DNA，这使得它们对生物分析研究非常重要。该系统用于乙型肝炎病毒(HBV)的检测。 金属和金属氧化物纳米颗粒 银纳米粒子(AgNPs): AgNPs的荧光特性提供了对光学生物传感器的高灵敏度。基于光学的生物传感器用于检测病毒，如艾滋病毒和乙肝病毒。 磁性纳米颗粒(MNPs): MNPs用于检测甲型流感病毒H5N1的表面糖蛋白血凝素(HA)。氨基功能性碳包被的MNPs已被用来区分HBV核酸的杂交。 铝纳米粒子(AlNPs):纳米孔的形态是吸引生物传感科学家到AINPs最突出的特征。多孔结构的优点之一是增加了表面体积比，从而增加了纳米孔内目标分子的数量。研究人员已经使用纳米多孔氧化铝检测登革病毒。 金纳米粒子(AuNPs):由于其独特的光学和电学性质，已广泛应用于病毒检测领域。 汉坦病毒(HTNV):啮齿动物传播的HTNV可引起人类肾综合征出血热和汉坦病毒心肺综合征。利用AuNP建立了一种新型的免疫pcr检测HTNV核衣壳蛋白的方法。该方法最适合检测低浓度的纯化或尖刺抗原样品。 裂谷热病毒:裂谷热病毒感染者发展为视网膜炎、脑炎和瘫痪。基于AuNPs结合表面增强拉曼散射(SERS)技术，建立了一种新的检测RVFV衣壳抗原的免疫分析方法。 严重急性呼吸综合征(SARS):冠状病毒是形状多形性的包膜RNA病毒。冠状病毒对人类的临床意义重大，通常与不同的呼吸、肠道、肝脏或神经系统疾病有关。冠状病毒，如2002年在中国发现的SARS-CoV和2012年在中东发现的MERS-CoV，是臭名昭著的病原体，能够导致广泛的肺炎和肺炎样疾病的爆发，发病率和死亡率高达35%。利用AuNPs进行SARS检测主要是通过比色法(pp1ab基因检测)和电化学法(核衣壳蛋白基因检测)进行快速、特异的分子检测。 登革病毒:目前已知登革病毒在100多个亚热带和热带国家流行，威胁多达25亿人。利用AuNPs结合石英晶体微天平(QCM)和电感耦合质谱(ICP-MS)，开发了两种用于DENV检测的新型分子分析方法。 戊型肝炎病毒(HEV):戊型肝炎病毒导致人类肝脏炎症，称为戊型肝炎，在卫生条件差的发展中国家广泛传播。基于aunp的比色法已被报道用于戊肝病毒的分子检测。 卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV): KSHV/HHV-8是一种主要的致癌病毒。在免疫缺陷患者中，它通常导致一系列肿瘤疾病，如卡波西肉瘤、原发性积液淋巴瘤和Castleman病。结合AuNPs和AgNPs，设计了一种用于KSHV单锅分子检测的比色法。 甲型流感病毒(IAV):几种流感病毒株可导致高度传染性的急性呼吸道疾病。IAV的检测重点在于开发能够直接检测整个IAV颗粒或病毒RNA的检测方法，通过许多基于aunp的荧光、SERS、光散射、比色和电化学过程。 人类乳头状瘤病毒(HPV): HPV感染皮肤最深层或生殖器表面。AuNPs被用作一种固定支架，用于携带纳米缺口交错电极的硅衬底上的DNA固定，用于HPV的电检测。 人类免疫缺陷病毒(HIV): HIV感染与艾滋病的发展有关，这种疾病破坏免疫系统，导致整个身体容易受到威胁生命的感染。AuNPs检测在早期检测艾滋病毒方面是非常有益的，它可以防止艾滋病毒的传播。 利用纳米颗粒作为标记，在小样本量中快速准确地检测感染因子，有助于以负担得起的成本进行早期检测。
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