拉曼光谱是否能准确检测新冠病毒？

John

作为具有指纹图谱效应的光谱技术，在痕量检测方面效果突出，而且已经运用到真菌细菌检测方面的拉曼光谱能否为新冠病毒的检测有新的突破。

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检验医师

约翰霍普金斯大学的研究人员正在结合表面增强拉曼光谱、纳米技术和机器学习，开发一个检测和区分SARS-CoV-2和其他病毒的感应平台。
研究人员周二在《Nanoletters》杂志上描述了该测试的初步验证，称他们的工具检测到了SARS-CoV-2，并将其与其他病毒（包括H1N1、马尔堡和寨卡）区分开来，在加有病毒的唾液样本中，其灵敏度为92%。
为了实现商业化，该小组已经开始在SARS-CoV-2患者的唾液样本中评估其平台，这是一种一次性芯片，可以将其插入一个支持机器学习的手持光谱仪。
该研究的作者之一，JHU的副教授Ishan Barman说：“如果能吸引合适的诊断行业合作者的兴趣，研究人员期望在大约六个月内获得FDA的批准，并希望在接下来的三或四个月内准备好进行商业推广。”
该小组希望为该平台和一次性SARS-CoV-2测试寻求FDA 510k许可或EUA，这取决于该机构当时的许可和授权政策。
进入大流行的第三年，核酸扩增和侧向层析抗原技术继续主导着SARS-CoV-2检测格局，但每种技术都有自己的缺点。
“RT-PCR是SARS-CoV-2检测的黄金标准，但它可能需要太长的时间来提供结果，而且需要高水平的操作人员的专业知识。”，Barman指出，“另一方面，侧流抗原测试要快得多，但没有PCR的敏感性和特异性。”
相比之下，JHU的工具“结合了RT-PCR和快速抗原检验的突出特点，用于检测病毒，包括但不限于SARS-CoV-2冠状病毒”，提供高水平的灵敏度，并在15分钟内提供唾液的结果。
他补充说，这样一个平台可能是POCT的理想选择，在如机场、学校、购物中心、足球场和医院的环境下，都能发挥巨大的作用。
JHU的平台从放置在一个金属-绝缘体-金属纳米结构上的唾液样本中获取光谱信号，该结构也被称为天线阵列。天线阵列被插入一个手持式拉曼光谱仪，光谱仪上的机器学习软件检测出区分SARS-CoV-2和其他病毒的光谱模式。
虽然抗原和PCR测试使用探针，利用反应性化学来检测病毒成分，“我们的方法非常独特，因为我们用激光直接观察病毒，类似于用红外热探针读取温度的方式。”，JHU教授和研究作者之一David Gracias说。
“病毒有非常复杂的光谱，但是金属纳米结构天线阵列增强了病毒信号以提高灵敏度。具体来说，天线阵列将获得的信号放大了近8个数量级，使唾液中的微量病毒得以检测。”
“同时，使用机器学习来区分疾病模式，有助于该工具的高特异性。每种病毒都有一个略有不同的特征，因此机器学习使我们不仅能够检测SARS-CoV-2，还能筛选出新的变种和其他病原体。”
纽约州立大学奥尔巴尼分校的化学教授Igor Lednev说，他相信JHU的技术有可能被用作许多病毒和其他类型感染的筛选测试。
Lednev说，报告的结果是“令人印象深刻和令人信服的”，他与JHU的小组没有关系。然而，该平台及其测试将需要进行“重要的”验证，以证明它能够消除“环境干扰导致的假阴性和假阳性”。
其他开发者正在探索推出基于生物传感器的SARS-CoV-2检测测试。去年4月，位于北卡罗来纳州格林斯博罗的Qorvo生物技术公司的生物传感器平台和测试获得了FDA的紧急使用授权，该平台和测试使用体声波技术进行SARS-CoV-2检测。此外，伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员正在利用石墨烯纳米材料开发针对SARS-CoV-2活性感染和其他适应症的诊断测试。
Grip分子技术公司正在开发一个一次性、多重生物传感器测试平台，用于包括SARS-CoV-2在内的上呼吸道感染。位于澳大利亚布里斯班的QIMR Berghofer医学研究所的研究人员开发了一种概念验证仪器，利用光谱学来筛查SARS-CoV-2，并有可能识别那些可能因感染而患病的人。
JHU小组计划开发其平台以同时检测和区分其他病毒，并指出纳米传感器阵列可以粘附在柔性和刚性表面上，这意味着它们可以与可穿戴设备集成，或放置在门把手、口罩或墙上以检测表面的病毒。
Barman说，研究人员正在与对商业化和制造测试或许可技术感兴趣的潜在合作者进行讨论，他们正在与可能有兴趣支持启动该平台和测试的创业公司的私人投资者进行讨论。
“我们正在进行的努力使我们能够进一步改进这一点，使我们接近RT-PCR的灵敏度。在Nanoletters的研究中，研究人员报告了检测‘比RT-PCR略高的每mL拷贝数’，这将使我们能够在有症状的病人中检测SARS-CoV-2，但是最近该平台的发展 使我们能够获得更高的灵敏度，提供早期检测，并在无症状的病人中检测病毒。”
此外，基于实验室的有限生产，每个测试的成本估计为30美元，他说，“我们相信随着我们的规模扩大到大规模生产，这个成本可以降到一半或三分之一。通过应用大批量纳米压印光刻技术和转移打印技术来制造一次性芯片，以及通过消除其他诊断测试平台中导致测试成本上升的试剂和抗体，成本得以降低。”
“由于我们的方法不需要样品制备，它减少了对操作人员专业知识的需求，而且由于它不需要试剂、探针和抗体，它消除了供应短缺的可能性。”
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