从 COVID 到癌症，新的家庭测试以惊人的准确性发现疾病

快速阅读: 《加州大学伯克利分校》消息，加州大学伯克利分校研发一种新型生物传感技术，结合咖啡环效应与等离子体纳米颗粒，提升家庭检测灵敏度100倍，可快速检测新冠、前列腺癌和败血症。

如果你喉咙痛、流鼻涕的话，最近快速的家庭检测技术让你更容易知道自己是否感染了像新冠这样的严重疾病，还是只是轻微的春季过敏。但尽管这种家庭检测方法快速方便，它们的敏感性却不如医院检测方法，这意味着即使你被感染了，也可能会得到阴性结果。

一种解决方案可能是一种低成本的新型生物传感技术，可将家庭快速检测对新冠病毒等病毒的灵敏度提升100倍。这种诊断方法还能用于筛查其他危及生命的疾病，如前列腺癌和败血症。

这项技术由加州大学伯克利分校的研究人员开发，它结合了一种称为“咖啡环效应”的自然蒸发过程、等离子体技术和人工智能，在几分钟内就能以极高的精度检测疾病的生物标志物。

“这种简单而有效的技术与传统的诊断方法相比，可以在极短的时间内提供高度准确的结果。”最近在加州大学伯克利分校完成微机电系统与纳米工程博士学位的卡米亚·贝赫鲁齐说。“我们的工作为更经济、更易获得的诊断方法铺平了道路，尤其是在资源匮乏的地区。”

这项技术得到了加州大学伯克利分校CITRIS和巴纳托研究所的种子资金支持，并在一篇发表在《自然通讯》期刊上的近期研究中进行了描述。

研究人员已经为这种新诊断方法创建了一个家庭检测套装原型，其中包括一个3D打印的支架结构，帮助用户确定滴液的位置（左上角），一个注射器（右上角）和一个小电热器以加速蒸发（右下角）。

来自卡米亚·贝赫鲁齐

结合咖啡环和纳米颗粒

仔细观察任何咖啡或葡萄酒的污渍，你可能会注意到污渍的轮廓比内部要暗得多。这是由于一种称为“咖啡环效应”的物理现象：当液体滴蒸发时，会产生一种流动，将悬浮粒子推向液滴边缘。如果这些粒子是色素性的，就像咖啡和葡萄酒中的那样，那么形成的污渍边缘会比中间更暗。

2020年，贝赫鲁齐正在开发一种用于检测新冠的生物传感器时，他注意到他的实验溶液滴干后留下了环状污渍。他意识到这个咖啡环效应可以用来轻松地浓缩新冠状病毒的粒子，从而使其更容易被检测到。

“我们发现我们可以利用这个咖啡环效应来制造比我们最初设想更好的东西。”贝赫鲁齐说。

快速检测技术使用了一种称为等离子体纳米颗粒的微型粒子，它们以独特的方式与光相互作用。进行检测时，用户首先将含有与疾病相关的蛋白质（如从脸颊或鼻拭子中提取的）的液滴添加到膜上。随着液滴干燥，它会将任何疾病生物标志物集中在咖啡环处。然后，用户添加第二个含有经过工程设计的能够粘附于疾病生物标志物的等离子体纳米颗粒的液滴。如果存在生物标志物，纳米颗粒将以特定模式聚集，改变光与膜的相互作用方式。这种变化可通过肉眼或借助AI驱动的智能手机应用进行检测。

该技术在不到12分钟内即可得出结果，并且比同等测试对新冠的检测灵敏度高100倍。

“我们利用这种方法能够检测的关键蛋白之一是败血症的生物标志物，这是一种由细菌感染引发的危及生命的炎症反应，可能在50岁以上的人群中迅速发展。”该研究的高级作者、加州大学伯克利分校机械工程杰出教授林立伟说。“每一小时都很关键，但细菌培养以确定感染源可能需要几天时间。我们的技术可以帮助医生在10到15分钟内检测败血症。”

研究人员已经创建了一个类似于家庭新冠检测套件的家用检测套装原型，其中包括3D打印部件，以帮助指导样本和等离子体液滴的放置。

“在新冠疫情期间，我们依赖家庭检测来了解自己是否被感染。”林立伟说。“我希望我们的技术能让人们更容易、更便捷地在家定期筛查前列腺癌等疾病。”

该研究的其他共同作者包括加州大学伯克利分校的扎拉·科达巴克希·法尔德、陈春明、何培生和滕梅根。

(以上内容均由Ai生成)