不再怕病毒大爆发！用于超灵敏病毒探测和鉴定的新型碳纳米管工具

材料牛注：宾州州立大学的研究者们研发出了一种新型碳纳米管工具，可根据病毒的大小选择性捕获，从而提高病毒的探测阈值，加速新兴病毒的探测。一种使用森林状垂直排列的碳纳米管的新型工具，可以根据病毒的大小调节以选择性捕获病毒，从而提高病毒的探测阈值，加速新兴病毒的探测。宾州州立大学这个多学科科学家组成的研究小组的成果发表于2016年10月7日的Science Advances上。

宾州州立大学物理化学和材料科学与工程教授Mauricio Terrones谈到，“在症状出现之前或从现场样本探测病毒是有难度的，因为病毒的浓度可能很低，常常低于目前探测方法的阈值。由于病毒可在我们能探测到之前就开始传播，早期探测从而显得很重要。我们研发的设备使得我们能鼓根据病毒的大小（小于人类细胞和细菌，大于大多数蛋白质和其他大分子），在稀释的样品中选择性地捕获和聚集病毒，成百倍地提高了我们探测微量病毒的能力。”
该研究团队研发和测试了一种小型便携的设备，通过将病毒捕获和聚集在一组碳纳米管中的方式提高了的探测灵敏度。从患者或环境中提取的样品经稀释后通过一个过滤器，除去细菌和人类细胞大小级别的大颗粒，然后再通过设备中的碳纳米管。病毒被纳米管捕获，并在纳米管中聚集成可探测的浓度，而其他更小的颗粒将会穿过纳米管。该设备中捕获的浓缩病毒可以通过一个组测试来进行鉴定，包括通过聚合酶链反应（PCR）的分子诊断、免疫学方法、病毒分离和基因组测序。
Terrones说道，“由于我们的设备仅仅通过尺寸来分离和浓缩病毒，我们可以捕获生物学上未知的病毒而不需要任何抗体或其他分子标记。一旦捕获和浓缩了病毒，我们便可以使用全基因组测序技术等来表征。”

宾州州立大学生物医药工程系的副教授Si-Yang Zheng说道，“过去二十几年里大多数致命病毒的爆发是由新兴病毒引起的。这种基于尺寸的病毒富集技术在新兴病毒的鉴定和没有抗体及可用序列信息的新病毒的发现方面尤其有效。我们的新科技不仅至少一百倍地富集了病毒，同时也能除去宿主和环境中的污染物，使得现场收集的样品不进行病毒培养就可以通过新一代测序技术直接进行病毒鉴定。”
流感、艾滋、埃博拉和齐卡等病毒可以造成突然的不可预测的爆发，从而导致严重的公众健康危机。目前引起疾病爆发的分离和鉴定病毒的技术是缓慢昂贵的，所使用的装置和试剂也很昂贵，并且体积庞大，需要特殊储存。此外，最近许多的爆发都是由无法鉴定和表征的新兴病毒引起的。

Zheng说道，“我们研发的科技可以生产一大群纳米管，并且可以控制管间的距离。管间距离的范围可从大约17纳米到多于300纳米，以选择性捕获病毒。碳纳米管的独特性能使得我们将其整合为一种耐用的、可扩展且便携的微型设备，用于非大型仪器和特殊储存的试剂领域。”

研究者们通过从稀释样本中捕获已知浓度的病毒和新兴未知的病毒证实了他们新研发设备的能力。宾州州立大学博士后Yin-Ting Yeh，也是该文章的第一作者，说道，“我们研发了一个便携的平台，基于病毒的物理尺寸来富集和分离病毒。这种可调的基于尺寸的方法可在不使用抗体的情况下，直接从现场样品中快速富集病毒。该设备使得新兴疾病的早期探测成为可能，而且可在疾病蔓延的过程中尽快研发出相应的疫苗。”

原文链接：New, carbon-nanotube tool for ultra-sensitive virus detection and identification

文献链接：Tunable and label-free virus enrichment for ultrasensitive virus detection using carbon nanotube arrays

本文由编辑部杨超提供素材，朱星烨编译，时冰遥审核，点我加入材料人编辑部