由宾夕法尼亚州立大学领导的一组研究人员开发了第一个快速检测mpox(通常称为猴痘)的方法。选择性分子传感器可以在几分钟内检测到病毒，而无需使用聚合酶链反应 (PCR) 等任何高端仪器技术。目前的测试需要医疗保健提供者擦拭病变并将样本送到实验室进行测试，这可能需要几天时间。
最近在Advanced Functional Materials杂志上报道的这项技术 使用纳米材料异质结构——零维球形金纳米粒子和二维二硫化铪纳米片——作为构建块来创建适用于检测生物体内痕量遗传材料的平台技术样品。
“这是我们管理病毒方式的重大突破，因为这是对 mpox 的首次快速检测，”领导这项研究的宾夕法尼亚州立大学 Dorothy Foehr Huck 和 J. Lloyd Huck 纳米医学讲座教授 Dipanjan Pan 说。“虽然目前的病例数相对较低，但随着天气变暖和人们变得更加活跃，病例可能会像去年夏天那样激增。”
“但同样重要的是要注意，这项新技术可以帮助我们为下一次流行病甚至大流行做好准备，”同时也是核工程和材料科学与工程教授的潘说。“通过对用于靶向基因序列的分子进行轻微修改，我们将能够使用相同的方法特异性检测其他病毒、细菌或真菌。”
追溯到 1970 年代，第一例人类 mpox 病例在刚果民主被发现，当时被认为仅在尼日利亚以及中非和西非的部分地区流行。自 2022 年 5 月以来，该病毒已传播到 100 多个国家，并在全球造成超过 86,900 例感染，其中 全球约三分之一的病例 集中在。
Mpox 病毒主要通过密切的身体接触传播，并引起症状类似于天花的疾病，但不那么严重。疾病控制和预防中心越来越多的研究 表明，人们可以在症状出现前几天将 mpox 病毒传播给他人，通过测试进行早期检测是减少传播的关键工具。
Pan 解释说，目前，治疗方法和两剂疫苗仍不足以阻止传染，因此快速诊断成为遏制疾病的唯一选择。PCR 是已知的唯一可用的 FDA 批准的 mpox 测试，尽管它具有复杂的样本收集、运输和无法充分利用先进仪器设施的局限性。他补充说，一项快速检测只需要少量病变拭子样本和较短的结果等待时间，就可以大大减缓病毒的传播速度。
Pan 说：“我们有兴趣开发一种针对病原体的灵敏检测方法，并且还想将这一概念应用于像 mpox 这样的新兴病原体，因为这种快速核酸检测在现实世界中具有紧迫性。” “这项技术将对公众健康产生重大影响。”
该技术采用“等离子体”纳米粒子，这是一种因其尺寸和形状而具有独特光学特性的微小金属粒子。在这种情况下，纳米级金属颗粒是金，它被精炼到如此小的尺度，以至于被认为是零维的。它与二硫化铪分层，二硫化铪是铪和硫的无机二维化合物，厚度只有几个原子。
“那里有许多针对病原体的等离子测试，”潘说。“但这是我们第一次证明零维等离子体粒子和二维纳米片形成异质结构，导致等离子体增强，进而提高灵敏度。”
零维金纳米粒子和二维硫化铪相互作用形成异质结构，用作高精度传感器，其光学特性在存在外部触发因素(如遗传物质)时会发生显着变化。
“我们的工作涉及等离子体，这是使用纳米结构金属材料控制光流，”Pan 说。“通过使用新材料和化学，我们正试图了解如何操纵这些等离子体特性以响应各种生物信号。”
在这种情况下，信号来自微量病毒 DNA，特别是 mpox 病毒基因组中不受突变影响的保守区域。潘说，过去曾使用纳米粒子来观察生物系统的变化，但这是第一次部署两个不同维度的两个纳米级物体来检测新出现的病原体。
“这项技术不需要昂贵的设备或熟练的人员，它可以针对未来的突变或新出现的病原体进行定制，”潘说。
他解释说，他的实验室现在正在针对一组其他病原体测试该系统，以确认其对病毒检测的广泛适用性。潘补充说，一旦测试在临床上得到验证，实验室将寻找商业合作伙伴与他们合作，将技术推向市场。
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