2019年12月23日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的一項新研究描述了由賓夕法尼亞州立大學和紐約大學的一組研究人員開發(fā)的新型設備。該儀器不僅可以捕獲不同類型的病毒，還可以分辨出它們是什么類型。

　　今天，科學家仍然不知道約有170萬種病毒，但它們仍生活在動物體內。在某些情況下，這些人畜共患病毒可以傳播給人類。其中包括Zika，H5N1和Ebola病毒等熟悉的病毒，除非能夠迅速有效地遏制，否則它們會在整個國家造成死亡和嚴重疾病。世界衛(wèi)生組織還支持早期發(fā)現(xiàn)，以限制這種病毒從感染患者中傳播，因為一旦發(fā)現(xiàn)這些患者，就可以立即對其進行感染遏制措施。

　　相同研究人員的較早工作導致了CNT-STEM的使用，CNT-STEM是一種基于精心摻雜的多壁碳納米管的垂直陣列的微型設備，其大小可根據(jù)需要進行調整，以根據(jù)其大小捕獲多種病毒，從17到325 nm。它旨在從現(xiàn)場樣品中富集用于病毒檢測的任何樣品。發(fā)現(xiàn)此設備可將檢測率和病毒分離率提高100倍。除了去除污染物顆粒和濃縮樣品外，還可以直接識別出任何病毒。

　　實際上，這種早期的設備可以幫助研究人員拾取新興的禽流感病毒以及新的病毒株。

　　這款名為VIRRION的新設備既小巧又便宜，旨在握在手中，同時還能按大小查找病毒。研究員Mauricio Terrones說：“我們的設備使用經過改造的納米管陣列，其大小可與多種病毒媲美。然后，我們使用拉曼光譜法根據(jù)病毒的個體振動來識別病毒。”

　　他們使用了碳納米管，碳納米管以垂直排列的森林陣列的形式按大小梯度排列。根據(jù)它們的大小，它可以作為過濾器來捕獲不同的病毒。然后對這些病毒進行原位拉曼光譜分析。該概念被捕獲在手持設備中。VIRRION可以快速富集任何包含病毒的樣品(無論是來自患者還是來自環(huán)境)，以增加病毒顆粒的數(shù)量。它僅需幾分鐘即可增加臨床樣品的少量樣本中病毒顆粒的濃度。結果，表征病毒的過程變得更快。

　　除了快速的處理速度之外，設備的緊湊外形和低成本與當前可用設備的大體積和高成本形成了鮮明的對比。設計師解釋了其優(yōu)越的構建功能：“ VIRRION的寬度為幾厘米。我們添加了金納米顆粒以增強拉曼信號，因此我們能夠以非常低的濃度檢測病毒分子。然后，我們使用機器學習技術來創(chuàng)建病毒類型庫。”

　　VIRRION的應用范圍很廣，從在農作物領域中早期檢測植物病毒到在幾分鐘之內(而不是幾天)檢測人類病毒。在第一種情況下，這種可能性可以使整個農作物免受病毒感染的破壞。在牲畜群中，如果可以在感染的早期將病毒傳播到整個牛群之前，也可以避免淘汰和大規(guī)模屠宰。在人類中，發(fā)現(xiàn)病毒的存在可以通過采取快速遏制措施來幫助避免流行病甚至是地方性感染。

　　這種具有成本效益的便攜式設備還可以方便個人就診以及來自病毒爆發(fā)地點的偏遠地區(qū)的醫(yī)療咨詢。而且，從學術和醫(yī)學的角度來看，富集和病毒檢測的速度可以幫助捕獲新病毒的出現(xiàn)時間，并有助于發(fā)現(xiàn)新病毒和診斷病毒感染。病毒學家Elodie Ghedin說：“最終，我們希望將這種設備用于單個病毒體的捕獲和測序，從而使我們能夠更好地實時處理病毒。”