普渡大學(xué)的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種綜合生物傳感平臺(tái)，旨在比現(xiàn)有方法更快，更便宜地檢測(cè)和監(jiān)測(cè)蚊媒疾病，以幫助預(yù)防病毒爆發(fā)及其破壞性影響。
Purdue材料工程教授Lia A Stanciu正在領(lǐng)導(dǎo)該技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。其他研究人員是材料工程和電氣和計(jì)算工程教授Ernesto Marinero ; 和理查德庫(kù)恩，生物科學(xué)教授兼系主任，普渡大學(xué)炎癥，免疫學(xué)和傳染病研究所所長(zhǎng)。庫(kù)恩還領(lǐng)導(dǎo)了第一個(gè)確定寨卡病毒結(jié)構(gòu)的研究小組。
“世界上有超過(guò)10億人患有一種或多種被忽視的熱帶病(NTD)。這些疾病，如登革熱，黃熱病和西尼羅河病毒，被歸類為NTDs，因?yàn)樗鼈冊(cè)诤艽蟪潭壬嫌绊懥税l(fā)展中國(guó)家的貧困人口對(duì)于像北美和歐洲這樣的發(fā)達(dá)大陸來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)低公共衛(wèi)生優(yōu)先事項(xiàng)，“Marinero說(shuō)。“NTDs以及寨卡病毒是由蚊子和蜱等媒介傳播的。氣候變化和旅行增加導(dǎo)致這些類型的疾病在全球范圍內(nèi)穩(wěn)定傳播，這增加了對(duì)更好的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)方法的需求幫助防止爆發(fā)。“
Stanciu說(shuō)，目前被忽視的熱帶病的檢測(cè)方法通常耗時(shí)，昂貴且復(fù)雜。“檢測(cè)病毒的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)效率不高，需要患者去醫(yī)院等待一段時(shí)間才能獲得結(jié)果，這在發(fā)展中國(guó)家并不總是可行，”她說(shuō)。“當(dāng)人們意識(shí)到他們需要開(kāi)始監(jiān)測(cè)疾病時(shí)，往往為時(shí)已晚，并且已經(jīng)出現(xiàn)爆發(fā)。我們希望我們的技術(shù)能夠成為第一個(gè)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)疾病的技術(shù)，以便采取預(yù)防措施來(lái)避免或減輕毀滅性爆發(fā)的影響。“
Stanciu，Marinero和Kuhn開(kāi)發(fā)了一種電流型生物傳感器，利用特異性結(jié)合靶病毒DNA或RNA的功能化納米粒子。當(dāng)發(fā)生結(jié)合時(shí)，設(shè)備電阻發(fā)生變化，傳感器采用這種變化來(lái)明確地檢測(cè)病毒的存在。然后，傳感器可以確定血液或蚊子樣本是否具有病毒以及存在多少病毒。傳感器依賴于僅響應(yīng)要檢測(cè)的預(yù)期病毒的代理。
“我們?cè)谖覀兊膶?shí)驗(yàn)室規(guī)模的傳感器上使用了蚊子樣本，我們已經(jīng)能夠檢測(cè)出對(duì)低濃度病毒具有高敏感性的病毒，”Stanciu說(shuō)。“我們對(duì)登革熱和寨卡病毒特別感興趣，因?yàn)樗鼈儌鞑ミ@兩種疾病是同一種蚊子，因此我們的技術(shù)能夠使用同一平臺(tái)快速檢測(cè)出其中一種疾病。”Marinero說(shuō)，他們計(jì)劃進(jìn)一步開(kāi)發(fā)設(shè)備的方式有很多種。
“我們的首要目標(biāo)是提供一種易于使用的護(hù)理點(diǎn)，可能是個(gè)人設(shè)備。這將使人們能夠在不必去醫(yī)院的情況下及時(shí)發(fā)現(xiàn)病毒，這對(duì)發(fā)展中國(guó)家會(huì)產(chǎn)生重大影響，“ 他說(shuō)。“但是，我們還在開(kāi)發(fā)一種自主設(shè)備，可以在難以訪問(wèn)或難以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行部署，以監(jiān)控這些地區(qū)的爆發(fā)。”
該設(shè)備將通過(guò)低功率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，并將使用薄膜可充電電池與薄膜光伏電池相結(jié)合，為環(huán)境提供電力和能量，以保持功能和性能，無(wú)需人工干預(yù)。當(dāng)在蚊子樣本中檢測(cè)到疾病時(shí)，它將向健康控制官員發(fā)出關(guān)于潛在威脅的警報(bào)。Stanciu表示他們正在尋求資金以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)該技術(shù)。
“在這一點(diǎn)上，我們對(duì)我們的技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)感到滿意，我們已準(zhǔn)備好開(kāi)始原型設(shè)計(jì)。資金將使我們能夠開(kāi)發(fā)自主功能，從而可以遠(yuǎn)程部署設(shè)備，”她說(shuō)。“隨著寨卡病毒爆發(fā)和其他蚊子傳播的病毒變得更加普遍，我們認(rèn)為建立一個(gè)生物傳感器平臺(tái)，使用芯片在一臺(tái)設(shè)備中檢測(cè)各種病毒，可以在減輕這些疾病的傳播和幫助方面發(fā)揮真正的作用全球各地的人們。“