2019年12月23日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一項(xiàng)新研究描述了由賓夕法尼亞州立大學(xué)和紐約大學(xué)的一組研究人員開發(fā)的新型設(shè)備。該儀器不僅可以捕獲不同類型的病毒，還可以分辨出它們是什么類型。

　　今天，科學(xué)家仍然不知道約有170萬種病毒，但它們?nèi)陨钤趧?dòng)物體內(nèi)。在某些情況下，這些人畜共患病毒可以傳播給人類。其中包括Zika，H5N1和Ebola病毒等熟悉的病毒，除非能夠迅速有效地遏制，否則它們會(huì)在整個(gè)國(guó)家造成死亡和嚴(yán)重疾病。世界衛(wèi)生組織還支持早期發(fā)現(xiàn)，以限制這種病毒從感染患者中傳播，因?yàn)橐坏┌l(fā)現(xiàn)這些患者，就可以立即對(duì)其進(jìn)行感染遏制措施。

　　相同研究人員的較早工作導(dǎo)致了CNT-STEM的使用，CNT-STEM是一種基于精心摻雜的多壁碳納米管的垂直陣列的微型設(shè)備，其大小可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以根據(jù)其大小捕獲多種病毒，從17到325 nm。它旨在從現(xiàn)場(chǎng)樣品中富集用于病毒檢測(cè)的任何樣品。發(fā)現(xiàn)此設(shè)備可將檢測(cè)率和病毒分離率提高100倍。除了去除污染物顆粒和濃縮樣品外，還可以直接識(shí)別出任何病毒。

　　實(shí)際上，這種早期的設(shè)備可以幫助研究人員拾取新興的禽流感病毒以及新的病毒株。

　　這款名為VIRRION的新設(shè)備既小巧又便宜，旨在握在手中，同時(shí)還能按大小查找病毒。研究員Mauricio Terrones說：“我們的設(shè)備使用經(jīng)過改造的納米管陣列，其大小可與多種病毒媲美。然后，我們使用拉曼光譜法根據(jù)病毒的個(gè)體振動(dòng)來識(shí)別病毒?！?/p>

　　他們使用了碳納米管，碳納米管以垂直排列的森林陣列的形式按大小梯度排列。根據(jù)它們的大小，它可以作為過濾器來捕獲不同的病毒。然后對(duì)這些病毒進(jìn)行原位拉曼光譜分析。該概念被捕獲在手持設(shè)備中。VIRRION可以快速富集任何包含病毒的樣品(無論是來自患者還是來自環(huán)境)，以增加病毒顆粒的數(shù)量。它僅需幾分鐘即可增加臨床樣品的少量樣本中病毒顆粒的濃度。結(jié)果，表征病毒的過程變得更快。

　　除了快速的處理速度之外，設(shè)備的緊湊外形和低成本與當(dāng)前可用設(shè)備的大體積和高成本形成了鮮明的對(duì)比。設(shè)計(jì)師解釋了其優(yōu)越的構(gòu)建功能：“ VIRRION的寬度為幾厘米。我們添加了金納米顆粒以增強(qiáng)拉曼信號(hào)，因此我們能夠以非常低的濃度檢測(cè)病毒分子。然后，我們使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來創(chuàng)建病毒類型庫(kù)。”

　　VIRRION的應(yīng)用范圍很廣，從在農(nóng)作物領(lǐng)域中早期檢測(cè)植物病毒到在幾分鐘之內(nèi)(而不是幾天)檢測(cè)人類病毒。在第一種情況下，這種可能性可以使整個(gè)農(nóng)作物免受病毒感染的破壞。在牲畜群中，如果可以在感染的早期將病毒傳播到整個(gè)牛群之前，也可以避免淘汰和大規(guī)模屠宰。在人類中，發(fā)現(xiàn)病毒的存在可以通過采取快速遏制措施來幫助避免流行病甚至是地方性感染。

　　這種具有成本效益的便攜式設(shè)備還可以方便個(gè)人就診以及來自病毒爆發(fā)地點(diǎn)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療咨詢。而且，從學(xué)術(shù)和醫(yī)學(xué)的角度來看，富集和病毒檢測(cè)的速度可以幫助捕獲新病毒的出現(xiàn)時(shí)間，并有助于發(fā)現(xiàn)新病毒和診斷病毒感染。病毒學(xué)家Elodie Ghedin說：“最終，我們希望將這種設(shè)備用于單個(gè)病毒體的捕獲和測(cè)序，從而使我們能夠更好地實(shí)時(shí)處理病毒。”