液滴生物传感技术为快速识别COVID-19打开了大门

机械工程副教授程江涛和电子与计算机工程助理教授周伟开发了一种超灵敏的生物传感方法，可显著缩短检验样本中COVID-19病毒存在的时间。他们的同行评议研究发表在ACS Nano6月29日。

程和周发现，新冠病毒检测的速度还有很大的提升空间。目前的COVID-19验证测试需要几个小时才能完成，因为验证病毒存在需要提取和比较病毒遗传物质，这是一个耗时的过程，需要一系列步骤。采样中的病毒数量也容易出错，感染病毒时间较短的患者可能检测为阴性，因为存在的病毒数量不足以触发阳性结果。

程和周的方法可以检测到采样液滴的所有内容，没有提取或其他繁琐的程序。微滴的内容物在几分钟内被浓缩和表征，这大大减少了误差范围，并给出了当前材料的清晰图像。

此方法的关键在于创建表面其中含有样本的水以不同的方式流动。在水滴可能“粘”或“滑动”的表面上，决定因素是摩擦力。产生更多摩擦的表面水滴而较少的摩擦力使水滴在表面上不受限制地滑行。

该方法首先将收集的样本放入液体中。然后将液体引入具有高摩擦区和低摩擦区的工程基板表面。含有样品的液滴会在某些区域移动得更快，但会在其他位置固定，这要归功于纳米天线涂层带来的更多摩擦。这些走走停停的水滑梯允许水滴以可编程和可重构的方式被引导和运输。这些“停止”的位置非常小，这是因为在蚀刻的微柱上有一层碳纳米管的复杂涂层。

这些带有纳米天线的指定点被确定为主动传感器。程和周的团队将基板表面加热，使其锚定水液滴开始蒸发。与自然蒸发相比，这种所谓的部分leidenfrost辅助蒸发提供了一种悬浮力，使得液滴中的内容物在液体蒸发时向纳米天线方向漂浮。样品粒子束向受约束的液滴底部中心收缩，导致快速产生的分析物分子包。

为了快速感知和分析这些分子，一束激光被定向到装有分子的点上，产生它们的振动指纹光信号，一种以波形表达的分子描述。这种激光反馈的方法被称为表面增强拉曼光谱。

这一切发生在几分钟内，而且可以快速从返回的数据中识别出冠状病毒的指纹图谱和频率。

程教授和周教授的团队正在为这种方法申请专利，同时也在寻求美国国立卫生研究院(National Institutes for Health)的资助，以便让这种方法得到广泛应用。

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