中科院化学所宋延林研究员、苏萌副研究员等Angew. Chem. ：印刷一维光子芯片用于手机快速定量检测病毒

随着COVID-19疫情席卷全球，由新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引起的呼吸道传染病，具有高传染性和高隐蔽性的传染特征，不仅扰乱日常生活，而且造成了巨大的经济损失。开发快速、准确的病原体检测技术对于有效预防病毒性流行病的传播至关重要。目前的临床诊断主要依赖于核酸检测和特异性IgM、IgG抗体检测。基于聚合酶链式反应(PCR)的核酸检测技术能将微量的DNA大幅度扩增以提高检测灵敏度。该过程不仅耗时，而且需要专用的设备和专业人员的操作。此外，这种检测方法只能呈现阳性或阴性结果，不能准确提供病毒载量信息。基于抗体的检测技术可以在30分钟内实现病毒的定量检测，具有操作简单、读数精确的特点。然而，病毒进入机体要经过一定的潜伏期才能产生抗体，不利于病毒的早期筛查。

近日，中国科学院化学研究所的宋延林研究员、苏萌副研究员和301医院的吴东东医生，王科宇医生，俄罗斯ITMO大学的孙雅丽博士和Dmitry Zuev教授合作，通过纳米绿色印刷技术制备了由一维纳米链构成的纳米光子芯片，可用于手机快速、定量检测多种生物标记物。首先，精准印刷的纳米链的表面存在大量的羧基，有利于偶联对目标病毒特异性识别的抗体。当病毒颗粒吸附在纳米链的表面上时，会显著改变其散射光的颜色。其次，不同数量的病毒颗粒对纳米链散射光信号的影响不同。通过优化纳米链的特征尺寸，该方法能够可视化地检测新冠病毒以及流感病毒，并定量监测生物液体中病毒的浓度。

具体地，当一束平行光照射在抗体修饰的纳米链上，基于共振诱导的近场调控作用，吸附在纳米链上的病毒颗粒会显著影响其在可见光范围内共振峰的强度与峰位。这种光学信号可以直接利用普通的光学显微镜或带有成像装置的手机监测到。除了病毒，该方法还可扩展应用在细胞因子、外泌体、蛋白质等其他生物标志物的定量检测。

该工作发展了一种无标记的病毒可视化检测的新策略。所印刷的纳米链经过抗体修饰后具有高的活性和特异性，可在15分钟内直接从血清或痰液中快速识别目标病毒，并区分其亚型。此外，纳米链的光学信号可对0 到 1.0 x 105 PFU mL^-1 范围内的病毒载量进行实时响应，将检测限降低到1.0 PFU mL^-1。这种低成本、便携式的检测平台尤其适用于不发达地区和实验条件有限的区域，未来可发展为匹配智能手机的家用式快速检测手段。

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