2016.03.14理大研發嶄新納米生物傳感器 快速檢測流感病毒

由理大應用物理學系郝建華博士(左二)和生物醫學工程跨領域學部楊莫博士(右二)領導的研究團隊研發了一種嶄新納米生物傳感器,快速檢測流感及其他病毒。生物傳感器在用近紅外激光照射的時候,可以憑綠光的減弱以識別病毒的存在。

香港理工大學(理大)應用物理學系和生物醫學工程跨領域學部共同研發了一種嶄新納米生物傳感器,快速檢測流感及其他病毒。理大的研發採用一種名為上轉換發光共振能量轉移的光學檢測方法檢測病毒。這個光學方法步驟簡單,能夠將檢測所需的時間由傳統臨床的病毒檢測方法的一至三天縮短至兩至三小時,比傳統方法快超過十倍。另外,每個樣本的檢測成本約為港幣二十元,低於傳統方法80%。除了流感病毒,這項技術更可應用於其他種類的病毒檢測,促進低成本、高靈敏度、可針對不同病毒的快速測試的發展。

傳統的流感測試為生物檢測的方法,包括基因分析方法 -- 逆轉錄聚合酶鏈式反應(RT-PCR),和免疫力學中的酵素結合免疫吸附分析法(ELISA)。不過,RT-PCR成本高和耗時,而ELISA的靈敏度相對較低,難以用於前線和現場病毒檢測。以上的限制造就了理大研發以光學的方法檢測病毒的上轉換納米粒子生物傳感器。

理大的研究人員以光學方法,研發出一種生物傳感器,類似磁石互相吸引的原理,連接著探針低聚核苷酸(probe oligo)的上轉換粒子(upconversion nanoparticles),和通過化學反應連接流感病毒低聚核苷酸(flu virus oligo)的金納米粒子。由於上轉換粒子的探針低聚核苷酸(probe oligo)和金納米粒子的流感病毒低聚核苷酸(flu virus oligo)的DNA基對配合,兩者會像形狀相乎的磁石互相吸引。這個過程稱為低聚核苷酸的雜化(oligo hybridization)。當用近紅外激光照射上轉換粒子,它們會發出用肉眼可看見的綠光,同時,綠光亦會被金納米粒子所吸收。因此,我們可以憑綠光的減弱以識別病毒的存在。

理大的科研團隊以往採用上轉換發光共振能量轉移的光學檢測方法檢測病毒媒介為液體。為進一步增加其靈敏度,研究人員採用了固體的納米多孔氧化鋁膜(NAAO)系統作病毒檢測。由於納米多孔氧化鋁膜系統佈滿很多空心的通道,有更多空間進行低聚核苷酸的雜化反應。因此,採用去活化的病毒樣本的臨床測試顯示,採用固體媒介比液體的靈敏度高出超過10倍。

理大的研發不但設計和操作簡單,而且不需要昂貴的儀器和複雜的操作技能,而其靈敏度可以與傳統方法看齊。與傳統下轉換光學技術相比,它對基因物質的損害少,而且不會產生背景螢光,影響檢測訊號。另外,由於每一種病毒都有獨特的基因排序,研究人員只要知道任何病毒的基因排序,便可以設計相應的DNA基對的連接探針。換言之,只要修改上轉換納米粒子的連接探針,上轉換發光共振能量轉移的光學檢測方法便能夠廣泛應用於其他不同種類的病毒檢測。

相關的學術論文最近已於兩本納米物料研究領域權威雜誌ACS NanoSmall中發表。在創新及科技支援計劃的支持下,研究團隊會繼續優化納米生物傳感器,包括提升其靈敏度和針對性,以及發展一個陣列用作同時檢測多種類型的流感病毒的平台。

(完)

理大成功研發新一代納米生物傳感器 助快速檢測流感病毒

理大生物醫學工程跨領域學部和應用物理學系共同研發出一種嶄新納米生物傳感器,科研團隊利用上轉換發光共振能量轉移的光學檢測方法來檢測流感病毒。相對於傳統檢測流感病毒的方法,新一代納米生物傳感器不僅靈敏度高,能夠將檢測所需的時間由傳統臨床的病毒檢測方法的一至三天縮短至兩至三小時,比傳統方法快超過十倍。

傳統的流感測試為生物檢測的方法,主要為「基因分析方法」和免疫力學中的「酵素結合免疫吸附分析法」,成本及時間上相對較高及耗時,而當中「酵素結合免疫吸附分析法」的靈敏度卻相對較低,亦未能有效地應用在前線和現場的流感病毒檢測上。

新一代的納米生物傳感器不但設計和操作簡單,更不需用到價格高昂和性能複雜的儀器。每個樣本的檢測成本僅需港幣二十元,低於傳統方法80%。生物傳感器以類似磁石互相吸引的原理,連接著探針低聚核苷酸的上轉換粒子,以及通過化學反應連接流感病毒的低聚核苷酸金納米粒子,並用上近紅外激光照射而發出的綠光來識別病毒的存在。此外,研究人員只要知道任何病毒的基因排序,便可以設計相應的DNA基對的連接探針,應用在其他不同種類的流感病毒檢測上。

詳情查詢

郝建華博士

應用物理學系副教授

Email(852) 2766 4098

楊莫博士

生物醫學工程跨領域學部副教授

Email(852) 2766 4946
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