瑞士苏黎世联邦理工医院的研究团队成功开发了一种新型传感器，用于检测新型冠状病毒。将来，它可用于测量环境中病毒的浓度，例医院的通风系统中。

新型光学传感器可用于测量人流量大位置的病毒浓度。

苏黎世联邦理工学院的团队通常致力于测量，分析和减少空气中的污染物，例如气溶胶和人工产生的纳米颗粒。但是，全世界当前面临的挑战也正在改变研究实验室的目标和策略。他们的新焦点：一种新的可以快速可靠地检测SARS-CoV-2冠状病毒的传感器。

但是这个想法与该小组以前的研究工作相去甚远：在COVID-19开始传播之前，小组正在研究可以在空气中检测细菌和病毒的传感器。早在今年1月份，使用此基础进一步开发新冠病毒检测传感器的想法就诞生了，它可以可靠地识别特定病毒。该传感器不一定会取代已建立的实验室测试，而是可以用作临床诊断的替代方法，并且更重要的是可以实时测量空气中的病毒浓度：例如，医院等繁忙并且人多的地方。

人们迫切需要对新的冠状病毒进行快速而可靠的测试，以尽快控制大流行。大多数实验室使用一种称为逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）的分子方法来检测呼吸道感染中的病毒。这是公认的方法，甚至可以检测到极少量的病毒，但同时可能很耗时且容易出错。

研究团队开发了一种光学生物传感器形式的替代测试方法。该传感器结合了两种不同的作用来安全可靠地检测病毒：光学和热效应。该传感器基于玻璃基板上的微小金属结构，即所谓的金属纳米岛。与SARS-CoV-2的特定RNA序列匹配的人工生产的DNA受体被嫁接到纳米岛上。冠状病毒是一种RNA病毒：它的基因组不像活生物体那样由DNA双链组成，而是由一条RNA链组成。因此，传感器上的受体是病毒独特RNA序列的互补序列，可以可靠地鉴定病毒。

研究人员用于检测的技术称为LSPR，是局域表面等离子共振的简称。这是一种在金属纳米结构中发生的光学现象：当结构被激发时，它们会调制特定波长范围内的入射光，并在纳米结构周围产生等离子。当分子结合到表面时，激发的等离子体近场内的局部折射率发生变化。位于传感器背面的光学传感器可用于测量此变化，从而确定样品是否包含所检测的RNA链。

该传感器利用光学和热效应安全可靠地检测出COVID-19-Virus。

但是，重要的是仅捕获与传感器上的DNA受体完全匹配的RNA链是不够的。这是传感器上产生第二种效应的地方：等离子光热（PPT）效应。如果传感器上相同的纳米结构被某个波长的激光激发，则会产生局部热量。

那么如何帮助提高这种检测的可靠性呢？如前所述，病毒的基因组仅由单链RNA组成。如果这条链找到了互补的对应物，则两者结合形成一条双链，这一过程称为杂交。当双链分裂成单链时，我们称之为熔融或变性。这发生在一定温度下，即熔化温度。但是，如果环境温度远低于熔化温度，则彼此不互补的链条也可以连接。这可能会导致错误的测试结果。如果环境温度仅略低于熔化温度，则只能连接互补链。这正是PPT效应导致环境温度升高的结果。

为了证明新传感器检测当前COVID-19病毒的可靠性，研究人员使用一种与之密切相关的病毒SARS-CoV对其进行了测试，就是年爆发并引发SARS大流行的病毒。两种病毒-SARS-CoV和SARS-CoV2在RNA上仅稍有不同。验证成功：“测试表明该传感器可以清楚地区分两种病毒非常相似的RNA序列，并且几分钟即可完成结果。

然而，目前，该传感器尚未准备好测量空气中的新冠病毒的浓度，例如在苏黎世的主要火车站。为此，仍需要许多开发步骤，例如，一个可以吸入空气，将气溶胶浓缩并从病毒中释放RNA的系统。这仍然需要大量的开发工作。但是，一旦传感器准备就绪，该原理便可以应用于其他病毒，并有助于在早期阶段检测和阻止流行病。

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