2020年7月21日

液滴生物传感方法为快速识别COVID-19打开了大门

机械工程副教授程江涛和电气与计算机工程助理教授周伟开发了一种超灵敏的生物传感方法，可以大大缩短验证样本中是否存在COVID-19病毒所需的时间。他们的同行评议研究发表在ACS Nano6月29日。

程和周发现，提高冠状病毒检测的速度还有很大的空间。目前的COVID-19验证测试需要几个小时才能完成，因为验证病毒的存在需要提取和比较病毒遗传物质，这是一个耗时的过程，需要一系列步骤。样本中的病毒数量也会有误差，感染病毒时间较短的患者可能检测呈阴性，因为存在的病毒数量不足以引发阳性结果。

在Cheng和Zhou的方法中，可以检测到采样液滴中的所有内容，并且不需要提取或其他繁琐的程序。微液滴的内容物在几分钟内被浓缩和表征，极大地降低了误差范围，并给出了材料存在的清晰图像。

此方法的关键在于创建表面含有样品的水以不同的方式流动。在水滴可能“粘”或“滑”的表面上，决定因素是摩擦。引入更多摩擦的表面水滴而较小的摩擦力导致水滴在表面上不受抑制地滑动。

该方法首先将收集到的样品放入液体中。然后将液体引入具有高摩擦区域和低摩擦区域的工程基板表面。含有样品的液滴在某些区域移动得更快，但由于纳米天线涂层引入了更多的摩擦，液滴会在其他位置固定。这些走走停停的水滑梯允许水滴以可编程和可重构的方式被引导和运输。“停止”的位置非常小，因为在蚀刻的微柱上复杂地放置了碳纳米管涂层。

这些带有纳米天线的指定点被建立为有源传感器。Cheng和Zhou的团队加热基板表面，使其锚定水液滴开始蒸发。与自然蒸发相比，这种所谓的部分莱顿弗罗斯特辅助蒸发提供了一个悬浮力，使液滴的内容物在液体蒸发时飘向纳米天线。样品颗粒束向液滴基底的受约束中心收缩，导致快速产生分析物分子包。