一名公共卫生官员正在评估一名刚从另一个国家抵达洛杉矶国际机场的患病旅客。信贷:疾病预防控制中心, Unsplash
如果说我们在抗击COVID-19的战斗中学到了一件事，那就是频繁的测试对早期发现和遏制疾病至关重要。
与大流行之初相比，现在更容易获得检测，特别是在许多欧洲国家．然而，对于美国人来说，快速检测仍然具有挑战性，部分原因是法规使新的市场测试变得困难．
幸运的是，商业化的障碍并没有阻止科学家继续开发新的和改进的快速检测方法。在今天的结论，我们来看看最近的三项研究，以进一步推动这一领域的研究。
给新型COVID-19检测器注入生命
去年6月,我们发表了一结论正在做的工作Pelagia-Irene Gouma (Perena)俄亥俄州立大学陶瓷工程系主任、高级陶瓷研究实验室主任小爱德华·奥顿(Edward Orton, Jr.)将开发一种能够检测COVID-19的酒精测试仪。
呼气测醉仪是一种可以测量人呼吸中各种化合物的仪器。估计血液中的酒精含量是酒精测试仪的常用应用，但酒精测试仪也可以用来检测不同的疾病．
Gouma是ACerS的研究员，他从2003年开始探索在医学诊断中使用呼气测醉仪。她最近关于COVID-19酒精测试仪的工作基于以下研究一种能检测流感病毒的酒精测试仪．
自结论Gouma的团队刚刚开始对人类和动物进行测试，研究人员现在发表了一篇开放获取的纸在《公共科学图书馆·综合》中详细介绍了在俄亥俄州立大学医院系统中进行的测试结果。他们比较了活动性COVID-19呼吸道感染患者和非活动性COVID-19呼吸道感染患者的呼吸谱，呼吸分析仪检测出了活动性COVID-19患者呼出的高一氧化氮浓度。
他们总结道:“这是我们所知的第一个演示使用纳米传感器呼吸分析仪系统来检测从呼出的‘呼吸印迹’中感染的病毒的工作。”
8月，Gouma就这项研究做了一次TEDx演讲，你可以在下面观看。
两种碳同素异形体构成了检测SARS-CoV-2及其蛋白质的传感器
上述呼气测醉仪根据疾病引起的人呼吸的化学组成变化来确定COVID-19的诊断，而最近开发的另外两种传感器则根据直接检测引起COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2及其蛋白质来诊断。
的第一个研究这本书由中国复旦大学的研究人员于10月初发表。他们利用石墨烯开发了一种场效应晶体管，可以检测SARS-CoV-2 RNA。
SARS-CoV-2是一个核糖核酸病毒，这意味着它的遗传物质编码在核糖核酸(RNA)中。这种基因编码方法与人类和其他哺乳动物不同，人类和其他哺乳动物依赖脱氧核糖核酸(DNA)来携带遗传信息。
在COVID-19诊断方法中，逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)试验被认为是黄金标准。这些测试可以检测出SARS-CoV-2的RNA，即使这种病毒的含量非常低。然而，这些检测通常需要提取和放大程序来得出最终诊断，这需要熟练的操作人员、专门的设施、专用实验室和较长的反应时间，最长可达2-4小时。
复旦大学研究人员开发的新型晶体管也可以检测SARS-CoV-2的RNA。晶体管上的y型DNA片段靶向SARS-CoV-2 RNA基因组中的两个基因。然而，与RT-PCR检测不同，晶体管不需要提取或扩增程序，因此简化了诊断过程。
在一个发行的文章研究报告的第一作者、研究生孔德荣说:“我们的方法的检测限也非常低，在100µL的溶液中检测出大约3个SARS-CoV-2 RNA分子。”这篇文章说，这一检测限度使这种检测方法的灵敏度是美国疾病控制与预防中心(U.S. Centers for Disease Control and Prevention)设定的定量RT-PCR检测标准的20倍。
这种晶体管还没有优化到适合大规模生产或临床使用的程度，但研究人员正在努力改进该设备，使其可以在不丧失灵敏度的情况下被清洗和重复使用。
这篇论文发表在美国化学学会杂志,是“y型DNA双探针晶体管直接检测SARS-CoV-2核酸”(DOI: 10.1021 / jacs.1c06325)。
的第二项研究由麻省理工学院的研究人员于10月下旬发表。他们利用碳纳米管开发了一种传感器，可以选择性地检测SARS-CoV-2的某些病毒蛋白质。
如上所述，SARS-CoV-2将其遗传物质编码在RNA中。当病毒感染宿主细胞时，它会部署一个“翻译就绪”的RNA分子，利用宿主的蛋白质合成机制来表达一组对复制至关重要的病毒蛋白质。
麻省理工学院的研究人员选择使用一种称为冠状阶段分子识别(CoPhMoRe)的方法来检测这些病毒蛋白质。如新闻稿， CoPhMoRe利用了特定类型的聚合物与纳米颗粒结合时发生的现象。
这些分子被称为两亲性聚合物，它们具有像锚一样固定在管道上的疏水区域，以及形成一系列从管道延伸出去的亲水区域。这些环在纳米管周围形成一层称为电晕的层。根据环的排列，不同类型的目标分子可以楔入环之间的空间，目标的结合改变了碳纳米管产生的荧光的强度或峰值波长，”新闻稿解释说。
研究人员将碳纳米管包裹在不同的聚合物中，这些聚合物是根据它们对SARS-CoV-2核衣壳和刺突蛋白的反应而选择的。然后，他们将这些传感器集成到一个带有光纤尖端的原型设备中，该设备可以实时检测样品中的荧光变化，从而无需将样品送至实验室。
该传感器在大约5分钟内产生结果，检测到的浓度低至每毫升样品2.4皮克的病毒蛋白。此外，传感器检测到SARS-CoV-2核衣壳蛋白(但不是刺突蛋白)溶解在唾液中，这很难做到，因为“唾液含有粘性碳水化合物和消化道酶分子，干扰蛋白质检测，”新闻稿解释说。
研究人员已经为这项技术申请了专利。
这篇论文发表在分析化学,是“无抗体快速检测SARS-CoV-2蛋白采用冠状相分子识别，加快发展时间”(DOI: 10.1021 / acs.analchem.1c02889)。