新型传感器芯片推动快速经济高效的疾病诊断

得克萨斯A&MAgriLifeResearch的科学家和爱荷华州立大学的合作者开发了一种传感器芯片，可以检测许多疾病病原体，其灵敏度是目前可用方法的10倍。

该芯片还消除了对诊断过程中通常使用的化学染料试剂的需求。这项新技术有望在植物、食品、动物和人类身上实现快速、低成本的即时诊断能力，包括检测食源性病原体、禽流感和COVID-19。

新传感器的结果可在大约30分钟内获得。

在他们发表于ACSSensors的研究中，科学家们使用新传感器检测致病疫霉。该病原体导致全球毁灭性的晚疫病——对马铃薯和番茄作物的特别威胁。

该研究由达拉斯AgriLifeResearch博士后研究科学家JinpingZhao博士和博士生SubinMao共同领导。爱荷华州立大学电气和计算机工程专业的候选人。作为通讯作者的合作者是达拉斯AgriLifeResearch的副教授兼植物免疫研究负责人JunqiSong博士和爱荷华州立大学电气工程教授LongQue博士。

“这项研究推进的技术已经成为我们改善农业、食品安全和人类健康的一些最大机会，”宋说。“我们的出版物代表了朝着实现这些强大的疾病抗击工具迈出的一步。”

基于现有技术

这种新传感器改进了一种称为环介导等温扩增或LAMP的技术，该技术广泛用于通过扩增病原体的DNA来检测病原体。

检测从模板扩增的LAMP产物，例如病原体DNA，通常需要使用荧光染料对产物进行“标记”——这是一个成本高、灵敏度低的过程。新传感器无需此类试剂即可诊断病原体，而且灵敏度高。它还消除了冗长的DNA纯化过程，该过程为即时使用带来了挑战。

新芯片由一个特殊反应室内的纳米孔薄膜传感器组成。引物经过独特设计，可固定在纳米薄膜上，使放大的LAMP产物与传感器结合，从而产生可直接轻松地用便携式光谱仪测量的信号。

下一步是什么

LAMP芯片提供了一个新的便携式平台，可以使用具有超灵敏性的无标记传感器来检测病原体。研究团队现在将致力于进一步提高对亚摩尔甚至更低水平的敏感性。

该团队旨在抵消当前检测和区分具有高序列相似性的病原体物种和菌株的挑战。他们还将致力于通过集成人工智能和CRISPR基因编辑技术来提高检测的特异性并建立定量检测。

他们的目标是实现一种可行的产品，以广泛应用于植物、动物和人类健康护理点应用。