一小部分諾如病毒 - 一種高度傳染性的微生物，每年在美國造成大約2000萬例食物中毒 - 有很長的路要走。只有10粒病毒會(huì)導(dǎo)致人類患病。亞利桑那大學(xué)的一個(gè)研究小組創(chuàng)建了一種簡單，便攜且廉價(jià)的方法來檢測極低水平的諾如病毒。

Jeong-Yeol Yoon，生物醫(yī)學(xué)工程系研究員;Soo Chung，生物系統(tǒng)工程博士生，在Yoon的生物傳感器實(shí)驗(yàn)室工作;Mel&Enid Zuckerman公共衛(wèi)生學(xué)院社區(qū)，環(huán)境與政策系主任Kelly A. Reynolds領(lǐng)導(dǎo)了該項(xiàng)目。該團(tuán)隊(duì)在美國化學(xué)學(xué)會(huì)官方期刊ACS Omega上發(fā)表了他們的研究成果，Yoon本周在圣地亞哥舉行的ACS秋季2019年國內(nèi)會(huì)議和博覽會(huì)上展示了這項(xiàng)研究。

雷諾茲說：“在水中快速監(jiān)測人類病毒的進(jìn)展對于保護(hù)公眾健康至關(guān)重要。”“這種快速，低成本的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)可以成為減少當(dāng)?shù)睾腿?*負(fù)擔(dān)的轉(zhuǎn)型工具。”

UA和Tucson Water的國家科學(xué)基金會(huì)水和環(huán)境技術(shù)中心都為這項(xiàng)研究提供了資金。雖然諾如病毒通常與游輪相關(guān)聯(lián)，但它也可以通過供水迅速通過社區(qū)傳播。它每年導(dǎo)致全球約20萬人死亡。

保持組件簡單

已經(jīng)存在少量檢測諾如病毒的裝置，但它們通常需要使用顯微鏡，激光和光譜儀陣列的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置，這可能花費(fèi)數(shù)千美元。為了檢測現(xiàn)場的諾如病毒，例如游輪或市政水井，該團(tuán)隊(duì)決定使用更簡單的材料：紙張，微流體芯片和智能手機(jī)。

“紙質(zhì)基材非常便宜且易于儲(chǔ)存，我們可以輕松制造這些芯片，”Chung說。“紙張的纖維結(jié)構(gòu)也允許液體自發(fā)流動(dòng)，而不使用泵送系統(tǒng)，其他芯片，如硅片，通常需要。”

然而，科學(xué)家通常通過測量樣品中光的散射和反射來檢測芯片上的污染物，而紙的多孔性和不透明性會(huì)導(dǎo)致背景散射干擾成像并使得很難檢測到非常小的病毒濃度。因此，該小組開發(fā)了一種檢測諾如病毒的新方法，通過計(jì)數(shù)熒光珠而不是測量光強(qiáng)度。

該過程開始于將可能受污染的水添加到紙微流體芯片的一端。另一方面，測試人員添加了微小的熒光聚苯乙烯珠子(畫中豆袋內(nèi)的小白球 - 這些是相同的材料，但要小得多)。每個(gè)珠子與抗諾羅病毒的抗體連接。如果存在諾如病毒，則幾種抗體附著于每種病毒顆粒，產(chǎn)生一小塊熒光珠。

“諾如病毒顆粒太小，無法通過智能手機(jī)顯微鏡成像，抗體也是如此，”Yoon說。“但是當(dāng)你將這些珠子中的兩個(gè)或三個(gè)或更多個(gè)連接在一起時(shí)，這表明諾羅病毒存在，導(dǎo)致珠子聚集。”

這些珠子的大小足以讓智能手機(jī)顯微鏡檢測和拍攝。然后，研究人員創(chuàng)建的智能手機(jī)應(yīng)用程序計(jì)算圖像中照明像素的數(shù)量，以識別聚集珠子的數(shù)量，隨后確定樣本中諾羅病毒顆粒的數(shù)量。這是紙屑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：通過毛細(xì)管作用，珠子組沿著紙張展開，使它們更容易計(jì)數(shù)。整個(gè)設(shè)備中*昂貴的部件 - 智能手機(jī)顯微鏡 - 成本不到50美元。它使用起來也很簡單。

“你不必是一名科學(xué)家或工程師來運(yùn)行該設(shè)備，”尹說。“分析將由智能手機(jī)應(yīng)用程序自動(dòng)完成，因此您只需擔(dān)心將水樣加載到芯片上。”

在未來，該團(tuán)隊(duì)希望開發(fā)更早檢測患者諾如病毒感染的方法，并擴(kuò)展其智能手機(jī)監(jiān)測平臺(tái)，以檢測其他危害，如潛在的致癌化學(xué)物質(zhì)。他們還計(jì)劃在全球范圍內(nèi)推廣該平臺(tái)，使用同樣普遍的工具來對抗和發(fā)現(xiàn)影響深遠(yuǎn)的**。

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