挽救生命的的新型传感器

　　随着学校，企业和其他组织计划在COVID-19大流行期间重新开放的策略，定期测试人们的冠状病毒对于减缓及控制新一波疫情非常关键。

　　但是，对于病毒的快速传播，当前的测试技术太慢了。今天的阳性检测并不一定意味着某人在两天后仍没有病毒。

　　因此，能执行即时和频繁测试的技术，才是能用作对抗新冠在状病毒的重要武器。而这正是美国东北大学电气与计算机工程教授孙念年（Sun）正在研究的技术。

　　高效快速检测出新冠状病毒

　　Sun为气体中的不同分子创建了一种气体传感器。该设备可以探测导致COVID-19的空气传播病原体的化学分子，包括SARS-CoV-2冠状病毒。而且，就像可以实时提供结果的呼吸分析仪一样，它可以在几秒钟内运行。

　　该设备使用由特殊材料组成的电化学传感器，该材料上印有空腔——其形状和大小与覆盖SARS-CoV-2病毒的蛋白质的冠状结构相同。

　　就像拼图中丢失的碎片一样，那些蛋白质（而且只有那些蛋白质）适合放入材料的空腔中。传感器基本上从空气中捕获那些颗粒，然后，材料与蛋白质发生反应并发送电信号， 表明存在病毒。

　　Sun说：“当空气中存在此物质时，它会极具感染力，并会落在环境上，例如放在桌子上方，马桶上，门把手上等所有环境中。” “我们使用传感器来检测空气中或表面上的那些病毒。”

　　Sun说，由于传感器上的微观印迹与冠状病毒刺突蛋白的形状完全相同，因此该设备具有很高的灵敏度和准确性。

　　在他的实验室中，通过使用聚合酶链反应，这些传感器已显示出高效的检测能力——它们与当前测试中的高标准一样，能有效地检测冠状病毒。但是，这种测试过程涉及复制数百万份遗传材料以检测冠状病毒，所以可能需要几天的时间在高度专业的实验室进行。

　　在Egan研究中心的Nian Sun教授的实验室中，一种用于检测机载SARS-CoV-2病毒的气体传感器。图片来源：Ruby Wallau /东北大学

　　这将是挽救生命的技术

　　目前的病毒检测具有很大的局限性，需要拭拭人的鼻孔并等待运送这些样品进行分析，因此能够立即准确分析呼出气的手持设备可能会改变甚至颠覆这种检测方式。

　　Sun表示：“这项技术可以大大改变COVID-19测试的局面，因为它比当今的最佳技术快两个数量级。” “在重新开放企业，学校和大学时，这将是挽救生命的技术。”

　　Sun最初开始研究气体传感技术，是用以帮助发现非法药物和爆炸物，过去这项工作通常留给经过专门培训的狗。

　　“这些狗是训练有素的嗅探犬，只需要闻一下就可以完成工作，”孙说。“所以我想，'为什么我们的工程师不能设计像电子传感器那样的东西呢？'”

　　近年来，Sun和他的同事们一直在研究其他设备，以检测空气中的分子并将其用作生物标记物，以筛查阿尔茨海默氏病和肺癌等医疗状况。

　　大流行时，他看到了他的技术的一种新用途。该团队最近从美国国家科学基金会获得了资金，用于改进传感器，并将其提供给临床医生测试冠状病毒。

　　Sun与马萨诸塞州大学医学院的教授Jeremy Luban一起，与医学界合作测试他的设备，并获得美国食品和药物管理局的紧急授权，可以在不同的环境中使用它。

　　他说，他将自己的小工具设想为一种可在医院，学校和其他类型的环境中使用的手持式工具，在这些环境中人们可能会在室内吸入病毒颗粒。

　　而且，由于分子印迹传感器也可以安装在表面上，Sun表示该设备还可以帮助更有效地测试从空中落到不同物体上的病毒颗粒。

　　Sun表示：“只要将传感器直接放在表面上，我们就可以轻松地感应到该表面。” “我们只是将传感器放在那里，它可以自动，远程，无线地给我们结果。”