芯片研究人员如何在Covid-19诊断测试中导致电荷

抗体试验对于帮助确定Covid-19的案例未被发现，以及是否有病毒的患者现在可能是免疫的。然而，常规的免疫传感器抗体试验缓慢并且具有显示不准确的结果的趋势。

许多研究人员正在创建SOC，以解决与这些基本测试相关的设计级别问题。

芯片上的芯片在分钟内检测抗体

据说，卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员正在开发一种新的抗体测试在几秒钟内检测Covid-19抗体。

该试验基于先进的纳米材料的生物传感平台，它可能导致Covid-19的超快速诊断，这对于治疗疾病的治疗至关重要，并且在整个人群中放缓。

在10月出版的研究中，科学家们提出了一个所谓的芯片上的实验室(LoC)测试，据说可以在两到三分钟内检测对COVID-19的免疫反应。

由微流控芯片驱动的COVID-19快速抗体测试原型。图片由卡内基·梅隆大学

该装置是通过使用气溶胶喷射3D打印构建的。通过热烧结气溶胶液滴在一起在纳米级上印刷微粒微粒电极，从而导致增加微米表面积的不规则表面并导致增强的电化学反应。该反应导致抗体锁定到涂覆在电极上的抗原，从而能够检测。

利用一滴血，LoC平台可以识别出两种关键抗体的存在:刺突S1蛋白和受体结合域(RBD)，即使是在抗体浓度低至每毫升0.15毫微克的情况下。该测试依靠微流体内部的电化学反应向附近的计算机发送信号。

微流控芯片的制造工艺原理图。图片由卡内基·梅隆大学

用于构建测试的材料是廉价的，这使得微流控LoC测试能够以低成本大批量生产。研究人员还声称，由于该传感平台本身是通用的，它可以用于快速检测不同的传染病，如艾滋病毒和寨卡病毒。

芯片卡同时检测多个病毒

罗切斯特大学在1月初报道了它创建嵌入在一次性卡上的光学芯片，该芯片将检测多个病毒，包括SARS-COV-2，在一分钟内。

罗彻斯特大学的研究人员正在开发一种“卡片芯片”，可以检测暴露于多种病毒——包括SARS-CoV-2。图片由美国大学米勒实验室提供罗切斯特医学中心

根据研究人员，这项技术的核心 - 小型光学芯片 - “不大于一粒米”。在芯片的不同区域，传感器可以检测与八种不同病毒有关的蛋白质。如果有人接触到这八种病毒中的任何一种，那么对患者血液样品中发现的那些病毒的抗体将被吸引到蛋白质中并因此检测到。

“这是一个全新的诊断平台，”罗切斯特大学罗切斯特大学罗切斯特医学中心的北极米勒，该项目的主要研究人员“。

卡片设备上的芯片将使临床医生能够快速发现COVID-19，并了解COVID-19与以往感染之间的关系。研究人员希望最迟在早春获得一个经过验证的原型，并计划使用从100名同意接受新冠肺炎治疗的患者身上抽取的血液来测试该设备的有效性。

微流体芯片依靠光线依赖于高精度结果

9月，由冲绳科技学院（OIST）报告的研究来自概念证明研究的设备，使用便携式实验室技术来准确地测量血液血浆中存在的抗体的浓度。

由OIST研究人员开发的抗体测试平台。图片由冲绳科技学院

虽然有许多精确的抗体测试平台，但它们总是昂贵的，需要在实验室进行。正如我们在COVID-19大流行期间所看到的，这意味着可能需要数小时(高工作量情况下可能需要数天)才能获得结果。当有一种很容易传播的致命病毒在大众中传播时，这是一个明显的劣势。虽然有其他的抗体测试容易使用，快速，便携式，他们不准确，这阻碍了测试的努力。

冲绳岛的研究人员通过开发一种替代测试平台，避免了可访问性和准确性之间的这种不利权衡。它将光敏技术与微流控芯片相结合，即使在抗体浓度很低的情况下，也能在30分钟内提供准确的结果。

每台实验室芯片都是便宜的生产，并通过培训的运营商生产基于实验室的处理，并通过普遍工人和志愿者进行广泛的全国范围内的测试更加可行。

这里，绿色箭头表示样本穿过芯片的方向。图片由冲绳科技学院

该平台的微流体芯片由带有嵌入式微流体通道的金覆盖的玻璃载玻片制成，与光纤光探针集成。使用电压，研究人员在玻璃载玻片上创造了成千上万的尖峰金结构。然后通过连接SAR-COV-2穗蛋白的片段来修饰这些结构，这对于帮助病毒感染细胞来说至关重要并引起强烈的免疫应答。

在他们的概念验证研究中，研究人员展示了该测试如何使用掺有COVID-19抗体的人工血浆检测抗体背后的工作原理。

使用注射器泵，样品通过芯片通过蛋白质包裹的金纳米刺突与刺突蛋白片段结合。这种结合然后由光纤光探针检测。当更多的抗体结合在一起时，光纤探针就能在吸收光的波长中获得更大的位移。

使用这些信息，可以确定血浆样品内存在的抗体的浓度。冲绳研究人员预测其定量Covid抗体试验的广泛推出可能会影响疾病的治疗方式。