这项新技术利用您的智能手机检测新冠病毒

A person holds a smartphone taking a photo in a tunnel.
Researchers at the University of Toronto have developed a COVID-19 antibody test that makes use of a smartphone camera.Image: Unsplash/Omar Prestwich
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  • 研究人员开发出一种新的新冠病毒抗体检测方法,利用智能手机摄像头即可完成。

  • 他们表示,该方法可以显著提高包括新冠病毒在内的传染病检测的速度和效率。

  • 该方法采用的技术能够测量血液中极微量的关键生物标志物。

多伦多大学研究人员与Sunnybrook健康科学中心、安大略省公共卫生局和西奈山医院合作,开发出一种利用智能手机摄像头的新冠病毒抗体检测方法。

该检测方法有望显著缩短传染病诊断的周转时间并提高效率,不仅适用于新冠病毒,也适用于其他传染病。该研究成果 已发表于最新一期的 《Nano Letters》 。该研究由多伦多大学生物医学工程研究所、文理学院化学系以及Donnelly细胞与生物分子研究中心的研究人员共同完成。

“本研究的目标是让新冠病毒抗体检测更加便捷。”该论文的两位共同第一作者之一、生物医学工程研究所及化学系博士生Johnny Zhang表示。

“最终结果是,患者只需用手机即可自行进行新冠病毒自测,而且相关数据可由医护人员即时以数字方式获取。”

传染病诊断检测的典型流程包括:从患者身上采集样本,将样本送往实验室进行诊断检测,然后将结果分发给临床人员以供决策。这些流程往往相互孤立,且周转时间较长。

多伦多大学生物医学工程研究所开发的一款设备,利用普通智能手机摄像头快速检测新冠病毒。Image: 图片由Matthew Osborne和Hongmin Chen提供

与之相比,多伦多大学与医院的研究人员开发出一种便携式、基于智能手机的量子条形码血清学检测设备,用于对感染SARS-CoV-2的患者进行实时监测。他们设计了量子点条形码微珠和二级标记物,用以检测患者血液中针对新冠病毒抗原的抗体。一旦发现抗体,微珠的发光颜色便会发生变化。

随后将微珠装入设备,经激光激发,再由智能手机摄像头对信号进行成像。应用程序负责处理图像,以识别微珠的发光变化。最后,数据被解读并远程传输至世界各地,用于数据收集和决策。

“该系统的优势在于,所有组件都集成在一个便携式装置中。”Zhang表示。

该技术利用量子点微珠检测,能够测量血液中极微量的关键生物标志物,相关研发已持续十年。

“这一次,我们确实希望提升该技术的性能和实用性。”本研究的另一位共同第一作者、博士生Ayden Malekjahani表示。

“仅能检测患者体内的目标微量物质是不够的。我们希望为该设备增加更多功能。我们设计该设备可同时检测来自不同样本类型的多种抗体,因此每次检测都能提供丰富的信息。检测结果随后会上传至在线仪表板,医护人员和公众可实时查看趋势。”

研究人员使用该设备检测了49份患者血液样本,这些样本中的新冠病毒感染程度各不相同,检测灵敏度达到84%至88%。虽然该结果不及传统检测方法高,但仍约为目前最常见的便携式抗体检测方法——侧向层析法(lateral flow assay)的三倍。

这一结果还意味着,新冠病毒抗体检测现在可以在集中式设施之外进行,且准确性不会大幅下降。

本研究与安大略省公共卫生局、Sunnybrook医院和西奈山医院合作完成,后者向研究人员提供了临床样本,用于测试和评估这一新系统。

“这款设备有望改变我们监测传染病传播以及患者对疫苗反应的方式,堪称一大变革。”生物医学工程研究所所长、本研究的通讯作者Warren Chan教授表示。

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