用于COVID-19现场诊断的高速纳米cr技术的发展
一种纳米cr技术被开发用于冠状病毒疾病-19 (COVID-19)的护理点(POC)诊断。这项新技术可以在20分钟内诊断出感染，同时保留了传统的逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术的准确性。
由韩国首尔基础科学研究所(IBS)纳米医学中心(CNM)主任CHEON Jinwoo教授领导的一个研究团队，与延世大学的LEE Jae-Hyun教授和马萨诸塞州总医院的LEE Hakho教授合作，开发了一种新型纳米cr技术，可用于COVID-19的分散POC诊断。该技术使用了与RT-PCR检测病毒RNA的标准诊断方法相同的基本原理，但它的特点是使用混合纳米材料和小型化的外形因子，在速度上有了巨大的提高，从而允许携带。
目前使用的新冠病毒的金标准检测方法是RT-PCR，将RNA基因转换为互补DNA后进行DNA扩增的方法。RT-PCR的准确度很高，但在配备了大型仪器的集中设施中，需要1 ~ 2个小时才能检测出病毒。从采样点到检测设施的冷链运输物流过程使传统的RT-PCR诊断更慢，需要一到两天时间才能将结果返回给患者。
为了克服现有诊断方法的局限性，研究小组使用了磁等离子体纳米粒子(MPN)磁性材料在它的核心和一个显示等离子体效应的金色外壳。通过将mpn应用到PCR中，他们开发了纳米cr，在保持高检测精度的同时，大大提高了RT-PCR的速度。MPN的等离子体特性是指其转化能力光能量转化为热能，利用这种方法可以将RT-PCR的热循环步骤从1 - 2小时缩短到11分钟内。此外，MPN的强磁性可以使外部磁场从PCR溶液中清除MPN，以便用荧光检测扩增的基因。该纳米cr能够准确检测少量基因(~3.2 copies/µl)，同时具有较高的灵敏度和特异性，扩增和检测遗传物质。
研究小组与全南大学医院崔贤贞教授组进行了患者标本试验，在临床环境下对纳米cr进行了验证。在测试期间，150名感染或未感染COVID-19的受试者使用该技术得到了准确诊断(75个阳性样本，75个阴性样本;零假阴性和假阳性)。灵敏度和特异性与传统RT-PCR相当(~99%)。整个诊断过程不仅可靠性高，而且相当快，平均一个标本的诊断时间约为17分钟。
此外，研究人员还展示了通过应用摩天轮系统一次加载多个样本来提高分析吞吐量的可能性，这将允许同时测试来自多个患者的多个样本。重要的是，纳米cr设备非常紧凑(15 × 15 × 18cm)和重量(3公斤)，这使得它可以携带。所有这些都将为POC诊断患者的快速、分散检测铺平道路。
千所长表示:“通过PCR技术的改进和小型化，证明了以PCR为基础的POC是可能的诊断快到地里去。”该研究目前处于概念验证阶段，需要进一步发展，直到它可以在该领域使用。
这项研究的结果发表在生物医学工程2020年12月3日。
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