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PIDA:快筛是新冠肺炎防疫的关键技术
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 报导】   2020年04月10日 星期五

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光电协进会(PIDA)日前指出,快筛方法,是抗疫的关键之一。传统上特定病毒或细菌的检验方式包括检体采样、进行培养、基因检查,和血中抗体的检定,以及电子显微镜的观察等不同程序。但病毒培养困难、抗体也是人逐渐恢复健康时才能测知,所以传统检验的方法缓不济急,难以量产,无法应付燃眉之急的严峻疫情。近年来针对病毒,已经发展出一套检测技术,而近日来针对新型冠状,全球各医疗研究单位也纷纷提出几种检测方法。

干涉式传感器资料来源:Photonics21, CONVAT
干涉式传感器资料来源:Photonics21, CONVAT

近年来针对病毒的检测方式是先将病毒的RNA萃取出来,然後进行所谓的“聚合?连锁反应”(PCR),将病毒的片段RNA做大量复制,以便做侦测及判读。PCD所需的检测时间已从六小时缩短至约四小时。由於PCR是往後DNA研究的重要工作,其发明人Kary B. Mullis博士因而荣获了1993年的诺贝尔化学奖。

虽然PCR的检测较为精确,但仍需要数小时的反应时间,恐不敷即时与大量筛检的需求,於是几种快筛的方法被发展出来,期??可以在几分钟之内可以得到检测结果,即便可能有失精确度。例如先前光电协进会所介绍的加拿大Simon Fraser大学利用RNA影像技术,发展出名为“芒果”的测试剂,可检测COVID-19病毒。另外以色列Bar-Ilan大学也发表了一种结合光学和磁性粒子的科技,可将病毒RNA与萤光分子结合,再用雷射照射,以萤光反应做为有无病毒的判读。该技术号称仅需检查唾液,无须采检到咽喉分泌物,便可在15分钟内进行分析。上述两所加拿大和以色列大学皆运用了光学、奈米磁性物与萤光技术来让病毒呈现踪迹。

PIDA表示,目前检体必须是由医护人员做有技巧性地采检自咽喉的分泌物,此举无非大大提高了医护人的风险,而若能以唾液作为检体,便会大大降低风险,以及简化检验流程。疫情严重的欧洲就正开发一种雷射感测器,可以在几分钟内从唾液或鼻腔检测到冠状病毒。能利用病毒浓度较低的唾液作为检体,即需要灵敏度非常高的光学检测技术。

该感测器其实是一个微流体晶片,会将唾液引导到具有抗体的试剂区里。由於试剂区上有针对病毒的生物接收器(bio-receptor),因此只有冠状病毒分子沿着微流体被捕获。捕获病毒的接收分子会改变其光学折射率,故接着让雷射光也沿着微流体在感测器中传播。而若有病毒的话,雷射光会因折射率的变化而改变方向,如下图所示。

此外,PIDA也提到,一个由欧盟计画Horizon 2020旗下的Photonics21所资助的COVAT团队,原本就在开发这类细菌或病毒及癌细胞的高灵敏度的检测技术。这种技术仅需要pico摩尔到atto摩尔(pM~aM)范围浓度的检体即可,无须放大浓度。Lechuga教授说:「我们的干涉技术专利在生物感测方面是独一无二的。我们使用的是「双模波导干涉仪」,它在一个波导中使用了两个可见光波段的雷射模态,让这两个雷射模态在传播过程中与分析物相互作用,并在波导的末端记录这两种模态之间的干涉。其干涉讯号会再由光电侦测器接收并即时进行电讯号处理。」

Lechuga教授强调,光学感测本来就具灵敏、快速的特性,因此利用光学感测来开发病毒的测试方法,是符合意义。我们的奈米光子临床生物感测器可以检测呼吸体液,於快速诊断和筛选。它可直接检测样本,而无需进行PCR或其他耗时的处理。”

值得注意的是,台湾中研院基因体研究中心也在三月上旬宣布开发出能辨识新冠病毒蛋白质的单株抗体群,将可作为快筛试剂,15至20分钟就能得知结果,其关键也是在抗体试剂能准确辨识出新冠病毒,且不会与其他

關鍵字: 新冠状病毒  武汉肺炎  PIDA 
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