流感病毒不斷發生基因突變,對藥物產生抗藥性,是致命禽流感的主要成因,因此,我們絕不能對流感掉以輕心。2015年首兩個月,香港有三百多人因感染流感而死亡,比2003年「沙士」非典型肺炎的死亡人數還要高[1]。流感患者在出現任何病癥之前,可能已將病毒廣為傳播,故及早確診是遏止病毒散播的關鍵。有見及此,應用物理系副系主任郝建華教授及生物醫學工程跨領域學部副教授楊莫博士率領研究團隊,成功研發可快速檢測病毒的嶄新納米生物傳感器。新技術能在兩、三個小時內準確檢測流感病毒,與傳統遺傳學分析方法相比,成本低百分之八十。
靈敏度高、成本低、省時
最常用的傳統檢測流感病毒的生物學技術是遺傳學分析及酶免疫測定。遺傳學分析必須使用昂貴的高精度儀器,而且檢測時間長,所以費用不菲,每次測試成本約為160元。酶免疫測定較便宜,但靈敏度低。兩種方法均需要複雜的操作技巧,須由經驗豐富的實驗室技術人員執行,而且一到三天後才有結果。理大的團隊因而開發可快速檢測病毒的嶄新納米生物傳感器。
此嶄新技術主要靠觀察可見光的強弱變化來分辨檢測結果。納米生物傳感器使用兩種納米粒子:一種是在紅外線激光照射下會發出綠光的發光粒子,另一種是能吸收鄰近綠光的吸光粒子(金納米粒子)。研究人員把發光粒子與帶有對應指定流感病毒基因序列的化學探針連結在一起。而金粒子除能吸收綠光外,還能捕捉化驗樣本(如粘液或唾液)中的病毒基因。若捕獲的病毒基因與化學探針的基因序列對應,兩種粒子便會像磁石般互相吸引,拉近彼此距離,發光粒子的綠光會被鄰近金粒子吸收,綠光便會減弱。換句話說,肉眼看見綠光減弱即為陽性反應,綠光強度維持不變就是陰性反應。整個過程不需特定實驗室環境,每次測試的成本低至20元。
快速現場檢測
楊博士指:「現有的病毒檢測方法太費時,還要有高精度儀器和在特定的實驗室環境下方可進行。在疫情爆發時,現有檢測方法實在難以應付龐大的需求。我們研發的嶄新生物傳感器不需要複雜的操作技巧,便可於兩、三個小時內產生結果;加上所用的儀器輕巧,操作簡單,方便於醫院、學校等高危傳播點進行快速現場病毒檢測。此技術靈敏度高,在症狀出現前已可準確檢測病毒,讓更多患者於早期接受治療,從而令需要住院患者的人數減少。」
適用於伊波拉及寨卡病毒
納米生物傳感器的化學探針帶有應對指定病毒的基因序列,所以任何已知基因序列的病毒,如伊波拉及寨卡病毒,均可以納米生物傳感器檢測,只要更改化學探針上的基因序列即可。郝教授說:「H3N9和H5N1等禽流感病毒,以至H1N1豬流感病毒也可用此法檢測。我們正與各大學醫學院及公立醫院合作,進一步研究患者樣本,希望在兩、三年內研發出輕便易用的病毒檢測套裝,以供公立醫院使用。未來,我們甚至可把此技術商品化,讓患者自行在家中檢測病毒。」
2017年3月,用於快速檢測流感的納米生物傳感器於第45屆瑞士日內瓦國際發明展中榮獲評判特別嘉許金獎及特別優異獎。