不再怕病毒大爆發！用于超靈敏病毒探測和鑒定的新型碳納米管工具

材料牛注：賓州州立大學的研究者們研發出了一種新型碳納米管工具，可根據病毒的大小選擇性捕獲，從而提高病毒的探測閾值，加速新興病毒的探測。一種使用森林狀垂直排列的碳納米管的新型工具，可以根據病毒的大小調節以選擇性捕獲病毒，從而提高病毒的探測閾值，加速新興病毒的探測。賓州州立大學這個多學科科學家組成的研究小組的成果發表于2016年10月7日的Science Advances上。

賓州州立大學物理化學和材料科學與工程教授Mauricio Terrones談到，“在癥狀出現之前或從現場樣本探測病毒是有難度的，因為病毒的濃度可能很低，常常低于目前探測方法的閾值。由于病毒可在我們能探測到之前就開始傳播，早期探測從而顯得很重要。我們研發的設備使得我們能鼓根據病毒的大小（小于人類細胞和細菌，大于大多數蛋白質和其他大分子），在稀釋的樣品中選擇性地捕獲和聚集病毒，成百倍地提高了我們探測微量病毒的能力。”
該研究團隊研發和測試了一種小型便攜的設備，通過將病毒捕獲和聚集在一組碳納米管中的方式提高了的探測靈敏度。從患者或環境中提取的樣品經稀釋后通過一個過濾器，除去細菌和人類細胞大小級別的大顆粒，然后再通過設備中的碳納米管。病毒被納米管捕獲，并在納米管中聚集成可探測的濃度，而其他更小的顆粒將會穿過納米管。該設備中捕獲的濃縮病毒可以通過一個組測試來進行鑒定，包括通過聚合酶鏈反應（PCR）的分子診斷、免疫學方法、病毒分離和基因組測序。
Terrones說道，“由于我們的設備僅僅通過尺寸來分離和濃縮病毒，我們可以捕獲生物學上未知的病毒而不需要任何抗體或其他分子標記。一旦捕獲和濃縮了病毒，我們便可以使用全基因組測序技術等來表征。”

賓州州立大學生物醫藥工程系的副教授Si-Yang Zheng說道，“過去二十幾年里大多數致命病毒的爆發是由新興病毒引起的。這種基于尺寸的病毒富集技術在新興病毒的鑒定和沒有抗體及可用序列信息的新病毒的發現方面尤其有效。我們的新科技不僅至少一百倍地富集了病毒，同時也能除去宿主和環境中的污染物，使得現場收集的樣品不進行病毒培養就可以通過新一代測序技術直接進行病毒鑒定。”
流感、艾滋、埃博拉和齊卡等病毒可以造成突然的不可預測的爆發，從而導致嚴重的公眾健康危機。目前引起疾病爆發的分離和鑒定病毒的技術是緩慢昂貴的，所使用的裝置和試劑也很昂貴，并且體積龐大，需要特殊儲存。此外，最近許多的爆發都是由無法鑒定和表征的新興病毒引起的。

Zheng說道，“我們研發的科技可以生產一大群納米管，并且可以控制管間的距離。管間距離的范圍可從大約17納米到多于300納米，以選擇性捕獲病毒。碳納米管的獨特性能使得我們將其整合為一種耐用的、可擴展且便攜的微型設備，用于非大型儀器和特殊儲存的試劑領域。”

研究者們通過從稀釋樣本中捕獲已知濃度的病毒和新興未知的病毒證實了他們新研發設備的能力。賓州州立大學博士后Yin-Ting Yeh，也是該文章的第一作者，說道，“我們研發了一個便攜的平臺，基于病毒的物理尺寸來富集和分離病毒。這種可調的基于尺寸的方法可在不使用抗體的情況下，直接從現場樣品中快速富集病毒。該設備使得新興疾病的早期探測成為可能，而且可在疾病蔓延的過程中盡快研發出相應的疫苗。”

原文鏈接：New, carbon-nanotube tool for ultra-sensitive virus detection and identification

文獻鏈接：Tunable and label-free virus enrichment for ultrasensitive virus detection using carbon nanotube arrays

本文由編輯部楊超提供素材，朱星燁編譯，時冰遙審核，點我加入材料人編輯部