昨日， 麻省理工学院公布了新的研究成果，基于量子物理的传感器可以检测SARS-CoV-2 virus病毒。通过数学模拟表明，麻省理工学院提供新的检测方法可能会比现在所有的检测方法更快、更便宜、更准确。包括识别新的变种。两年来，新冠病毒全球肆虐，对其检测和预防都成了巨大工程。不仅人力消耗大，本身的成本也巨大，而且检测速度（出结果的时间）以及出错率都有刚性需求。麻省理工学院Changhao Li博士、核科学与工程和物理学教授Paola Cappellaro、滑铁卢大学的Rouholla Soleyman和Mohammad Kohandel周四在《纳米通讯》杂志[2]上发表的一篇论文中描述了这种新方法。研究人员提到，尽管这项基于量子效应的工作仍然是理论性的，但这些检测器有可能被改造为检测几乎任何病毒。现有的SARS-CoV-2病毒测试包括检测特定病毒蛋白的快速测试，以及需要几个小时处理的聚合酶链反应（PCR）测试。这些测试都不能高度准确地量化存在的病毒数量。即使是黄金标准的PCR测试也可能有超过25%的假阴性率。相比之下，该团队的分析显示，新测试的假阴性率可能低于1%。该测试也可能足够敏感，在短短一秒钟内就能检测到几百条病毒RNA链。这种新方法利用了金刚石微小部分的原子级缺陷，即所谓的氮空位（NV）中心。由于金刚石晶格中发生的量子效应，这些微小的缺陷对微小的扰动极为敏感，并且正在被探索用于各种需要高灵敏度的传感设备。图2｜基于量子物理传感可以检测SARS-CoV-2病毒（来源：麻省理工学院）这种新方法将涉及在含有这些NV中心的纳米金刚石涂上一种材料，这种材料是磁耦合的，并被处理成只与病毒的特定RNA序列结合。当病毒RNA存在并与这种材料结合时，它破坏了磁性连接并导致钻石的荧光发生变化，这种变化很容易被基于激光的光学传感器检测到。研究人员说，这种传感器只使用低成本的材料，而且这些设备可以扩大规模，一次性分析一整批样品。涂层及其RNA调谐的有机分子可以用普通的化学工艺和材料来生产，读出结果的激光器与廉价的、可广泛使用的商业绿色激光指示器相当。虽然这项初步工作是基于详细的数学模拟，证明该系统可以在原理上工作，但该团队正在继续努力将其转化为一个工作的实验室规模的设备，以确认可劲进行预测。 这个多学科的过程需要结合量子物理学和工程学的专业知识来生产探测器本身，以及化学和生物学的专业知识来开发与病毒RNA结合的分子，并找到将这些分子粘合到钻石表面的方法。教授Paola Cappellaro说，即使在将理论分析转化为工作装置时出现了复杂的情况，这项工作预测的假阴性率很高，在这方面，它可能仍然比标准PCR测试有很大的优势。她说，即使准确度相同，这种方法在几分钟内产生结果方面仍有很大优势，意味着一旦投入工程使用，我们就告别几小时才出核算检测的老方法。这种方法可以适用于任何病毒，包括可能出现的新病毒，只需调整附着在纳米钻石传感器上的化合物，使其与特定目标病毒的通用材料相匹配。
PS：建议成立一家该技术的研发公司，产品出来后，笔者也乐意试用，每次核酸检测，总感觉脑浆被捅了一样。
[1]https://news.mit.edu/2021/quantum-sensor-detect-covid-1220
[2]https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.1c02868
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