外國新科技,能夠偵測新冠肺炎的科技口罩!

新冠肺炎COVID-19疫情爆發並持續延燒中,造成感染的冠狀病毒會藉由飛沫與接觸傳染,因此口罩成為了生活中不可或缺的物品。而目前COVID-19病毒檢測也分成了三種。近日美科學家研發出一種可以檢測新冠病毒又能防疫的口罩,或許未來人們只要戴著口罩便可知道自己是否有感染新冠肺炎,甚至是接觸過確診的人。

 

曾經有外國生物學家培育出能夠偵測到病毒基因的細菌用來當作感應器,但要維持活細胞的存活是一大難題,另外也有可有造成生物性的危害風險存在。目前在台灣常見的新冠肺炎檢測方法大致上有抗原(Antigen)檢測、核酸(Nucleic acid)檢測及抗體(Antibody)檢測。

 

 

新冠肺炎的檢測方式

COVID-19新冠病毒有哪些檢測方法有以下方法:

  1. 抗原(Antigen)檢測: 主要偵測針對病毒組成的蛋白 
  2. 核酸(Nucleic acid)檢測: 主要為即時定量聚合酶鏈鎖反應(Real-time polymerase chain reaction, RT-PCR),此外,尚有恆溫核酸擴增法,例如恆溫環狀核酸擴增法(loop-mediated isothermal amplification, LAMP),主要用於家用型核酸檢測。 
  3. 抗體(Antibody)檢測: 針對人體遭感染後,免疫反應產生的血中抗體進行偵測。

 

新冠病毒檢驗方法。(臺大醫院檢驗醫學部周文堅主任)

 

COVID-19新冠病毒檢測方法效能有何不同

  1. 抗原檢測是用免疫法呈色反應,檢測完成快速,約需20-30分鐘。特異性很高,但是敏感度較差,特別是感染率低的地區。
  2. 核酸檢測主要透過聚合酶鏈鎖反應(PCR)進行核酸放大,再藉由螢光進行偵測,是目前檢驗病毒感染的黃金標準。傳統作法需要3-4小時才可完成檢測。目前有快速檢測,需要20-30分鐘完成檢測,惟檢測通量較低。純粹就檢驗原理而言,不計臨床因素,敏感度與特異性是100%,但是價格較為昂貴,特別是快速核酸檢測。
  3. 抗原及核酸檢驗都是偵測病原體,抗體檢驗則是偵測感染後,人體有無產生抗體。若在感染出現症狀四週後進行抗體檢測,敏感度與特異性也非常高,但在感染初期因為抗體尚未產生,敏感度會大幅下降。

 

利用CRISPR基改技術,輕鬆在90分鐘內快速篩檢

哈佛大學與麻省理工學院的合成生物工程師研發出新型檢測病毒的技術,將檢測分子鑲嵌在口罩中,不必透過活體細胞去感應病毒的存在,這樣將省去如何維持細胞的存活也能避免可能造成的生物危害風險。

他們利用CRISPR 基因改造技術,改良出一種能夠標靶病毒基因的guide RNA(引導RNA),當guide RNA與目標DNA接觸時,兩者會活化一種酶來切割核酸這種特殊的酶還會切割附近的其他核酸,釋放出一種螢光蛋白,讓患者從口罩呈色來判斷自己是否感染新冠肺炎。

這款口罩的設計帶有重新水化RNA片段的功能,開始反應後將會分解病毒基因並複製此基因片段以擴大偵測規模。整個檢測過程會在活化後90分鐘內完成並產生顏色的變化。

CRISPR系統的傳感機制在 RPA 放大的 dsDNA 觸發器活化後的所催化反式切割

 

方法簡單限制少的檢測病毒新技術

一般檢驗方法都需要於實驗室中進行,鼻咽喉採檢則需透過醫療人員採集並檢測。但這項技術不需要配備也不需要專業技術即可完成檢測,並且可以在平常生活中進行檢測。

這款口助不僅能夠檢測新冠肺炎,還能夠檢測伊波拉病毒、MRSA(具抗藥性的金黃色葡萄球菌)、化學神經毒劑等病毒。技術員希望將這技術商業化,未來若能順利量產,將能造福所有人民。

 

參考資料:

Wearable materials with embedded synthetic biology sensors for biomolecule detection

Pathogen-Sensing Mask Could Detect COVID Infection

健康醫療網

生醫編輯群 Liao

作者

生醫編輯群 Liao

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