mile米乐官方网站 开发了“1分钟测量时间”和“超高灵敏度”两种病毒检测方法

作为NEDO“开发创新传感技术以实现物联网社会”的一部分，AIST和埼玉大学开发了一种超高速病毒检测方法，可以在一分钟内检测出流感病毒，以及一种超灵敏病毒检测方法，检测限达到100拷贝/mL，超过了PCR方法。开发的检测方法预计将有助于实现有效的感染控制措施，例如在设施入口处对访客进行“现场检测”，以确定他们是否可能携带病毒。

未来，我们计划致力于新型冠状病毒、诺如病毒等检测方法的示范，并继续研发可现场检测微量病毒的“病毒看门人”系统的实际应用。

自 2019 年以来持续蔓延的新型冠状病毒感染 (COVID-19) 正在对全球许多地区产生重大影响。针对这种情况，目前正在采取措施，通过使用安装在设施入口处的表面温度计进行检测，防止疑似病毒感染者进入设施。如果能够当场直接判断一个人是否携带病毒，而不是用体温作为辅助指标，就能更有效地防止病毒传入。另一方面，对于目前广泛使用的筛选测试免疫层析法^※1（用于快速抗原检测试剂盒）或用于验证性检测PCR方法^※2，面临的挑战是平衡“现场测试”所需的快速测量与高检测灵敏度。

在此背景下，米乐m6官方网站 (AIST) 和国立大学法案，作为 NEDO（新能源和产业技术综合开发组织）委托项目“开发创新传感技术以实现物联网社会”的一部分。埼玉大学（埼玉大学）正在与柯尼卡美能达株式会社和 YAC Dastech 株式会社合作，研究和开发一种“病毒” “看门人”系统可以安装在设施入口处，在一分钟内检测访客携带病毒的可能性。 Virus Gatekeeper 是一种设备，只需将棉签放入口中收集唾液并将其放入设备中，一分钟后即可自动确定病毒携带的风险。为了实现该系统，产业技术研究院和埼玉大学进行了研究开发数字检测方法^※3的高灵敏度生物传感方法开发了两种新的病毒检测方法。

此结果的详细信息将于 2022 年 5 月 12 日公布。分析化学学报

在这个项目中，AIST使用了埼玉大学开发的数字检测方法聚集诱导发光（AIE）试剂^※4，我们开发了一种新方法，可以在一分钟内检测出病毒，这比传统的快速抗原检测试剂盒要快得多。此外，AIST还开发了一种数字检测方法磁性粒子^※5结合敏化技术的新检测方法检测限达100%，超过传统PCR方法复制^※6/mL的超高灵敏度病毒检测。我们也证实这些检测方法可以检测唾液样本中的病毒。

(1)超快速病毒检测方法的开发

AIST 开发的数字检测方法使用微米级微孔阵列（图 1）。每孔的体积为05pL（皮升，万亿分之一升），通过将病毒和检测试剂限制在其中，可以检测高对比度的光信号。此外，埼玉大学开发的AIE试剂在10秒内与病毒发生反应，并迅速产生荧光信号。通过将这种AIE试剂结合到数字检测方法中，我们的目标是实现超高速病毒检测。使用开发的检测方法进行流感病毒检测测试的结果是，我们观察到阵列中的孔发光（见图2（A））。病毒被捕获在这样的发光孔中（如图2（B）中的彩色所示），并且可以通过计数其数量来定量评估病毒浓度。病毒浓度的检测限为3×10⁵copies/mL（图2（C）），这是常规快速抗原检测试剂盒的检测下限（10⁶～10⁷拷贝/mL，测量时间为15至30分钟）。测量时间预计在不到一分钟内完成，包括样品前处理和发光观察时间，使得在不到十分之一的测量时间内检测出比常规试剂盒更高灵敏度的病毒，这一结果有望导致病毒守门人的实现。

(2)超灵敏病毒检测方法的开发

AIST 还开发了一种超灵敏病毒检测方法，使用与上述超高速病毒检测方法相同的孔阵列，旨在实现超过 PCR 方法的灵敏度。为了提高病毒检测的灵敏度，通常使用仅与目标病毒结合的微粒来收集病毒，但磁性微粒特别有效，因为它们可以通过磁场控制。当使用磁性颗粒时，传统的数字检测方法通常将一种磁性颗粒存储在一个孔中。 AIST提出了一种“多粒子存储数字检测方法”，在一个井中存储大量磁性粒子（图3（A））。该方法使用比常规方法更高浓度的磁性粒子，可以快速捕获大量病毒。病毒和磁性粒子布朗运动^※7的理论计算和病毒捕获实验研究人员透露，为了在短时间内（几分钟内）完成病毒捕获，使用比传统方法高两个数量级以上浓度的磁性粒子（超过1亿个粒子/mL）非常重要。另外，作为病毒检测试剂荧光底物^※8穆纳纳^※9，采用多颗粒存储数字检测方法进行流感病毒检测测试，结果观察到由于MUNANA与病毒之间的反应而发光的孔。从相对于病毒浓度的发光孔数评估病毒浓度的检测限为100拷贝/mL（图3（B）），实现了超过PCR方法的超高灵敏度病毒检测（检测限约为1000拷贝/mL）。目前的检测过程大约需要30分钟，但预计通过优化检测系统，测量时间可以缩短二分之一到五分之一。该检测方法有望用于比筛选测试需要更高检测性能的确定性测试。

除了我们实现了超高速、超灵敏检测的流感病毒外，我们现在还将进行新型冠状病毒、诺如病毒等检测的演示。此外，我们还将以已开发的检测方法为基础技术，针对病毒把关人的实际应用进行研究和开发，首先是创造出适合应用的性能（超高速或超高灵敏度）的检测设备，并在未来进行测试集成这些的设备。

※1 免疫层析法

这是一种通过将样品和检测试剂的混合物浸入由纸等制成的通道中，并观察指示样品中的目标物质（抗原、抗体等）已与检测试剂反应的彩色线的出现来检测目标物质是否存在的方法。广泛应用于快速检测试剂盒，轻松检测抗原和抗体。[返回来源]

※2 PCR方法

聚合酶链式反应是检测 DNA 和 RNA 时使用最广泛的方法。其特点是通过选择性扩增目标DNA的反应，具有极高的检测灵敏度（1000拷贝/mL等）。[返回来源]

※3数字检测方式

这是一种通过排列数十万个尺寸从飞升（1/1000万亿分之一升）到皮升（1/1万亿分之一升）的微型反应容器来高灵敏度检测生物物质的方法。通过在微小的反应容器中进行检测反应，即使在1个反应容器中也可以检测1种生物体物质，从而能够进行高灵敏度的检测。[返回来源]

※4 聚集诱导发光（AIE）试剂

AIE 代表聚集诱导发射。它是荧光分子的一种，是一种发光强度随着分子聚集或与其他物质结合等状态变化而迅速增加的试剂。通过具有含有选择性识别目标病毒的分子（例如肽适体）的结构，它可以用作快速病毒检测的试剂。[返回来源]

※5磁性粒子

直径从几十纳米到几微米的磁性细颗粒。大多使用在树脂基材中含有氧化铁等磁性体的结构的材料。它可以通过在微粒表面吸附识别病毒的抗体来捕获病毒。[返回参考源]

※6份

表示通过定量 PCR 测量的样品中目标基因序列数量的单位。每单位体积的拷贝数（例如拷贝数/mL）通常用作病毒浓度的指标。[返回来源]

※7 布朗运动

这是一种放置在液体或气体中的细颗粒或分子由于液体或气体分子的热运动引起的碰撞而发生不规则运动的现象。[返回来源]

※8荧光底物

用于获得检测信号（荧光）的试剂（荧光分子前体）。它与特定的酶反应产生荧光分子。[返回来源]

※9：穆纳纳

4-甲基伞形酮基-N-乙酰基-α-D-神经氨酸是一种荧光底物，可与流感病毒所具有的神经氨酸酶反应，产生荧光分子（4-甲基伞形酮）。它可用于检测流感病毒。[返回来源]