用雷射作「鑷子」操控病毒 南大研發設備或有利冠病研究

2021/10/28   •   3006閱
新加坡科學家最新突破:研發出可操控單個病毒的「數字病毒操縱晶片」,這台尺寸僅相當於拇指指甲的設備,將革新病毒研究、診斷和藥物開發。通過精確雷射捕捉和移動病毒,該技術從模擬研究轉向數字化,有望大幅提高病毒檢測的精準性和藥物研發的效率,為戰勝病毒提供新的工具。
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由南大研究團隊所研發的新科技能操控單個病毒,可提高病毒研究、診斷和藥物製作的準確性。研究由南洋理工大學李光前醫學院副教授葉平發(前面)和電機與電子工程學院教授劉愛群領導(後左),研究員李振宇也參與了該研究。

新加坡科學家研發首個能操控單個病毒的設備,以雷射作為「鑷子」捕捉和移動病毒,協助學者對單個病毒進行分析和實驗,或對冠病病毒研究有所啟發。

據新媒報道,聯合領導該研究的南洋理工大學李光前醫學院副教授葉平發說,目前研究病毒所使用的常規方法是一次研究上千至上百萬個病毒,因此只能得知整組病毒的平均特性,也難以有效地分離及研究當中的異常病毒。

他在昨天的媒體分享會上說,此次發明的新技術能挑選單獨的病毒顆粒,再進行研究獲取新信息,了解它們所引起的疾病,可以說是讓病毒研究從模擬(analog)走向數字化的一大突破。

稱作數字病毒操縱晶片

團隊研發的設備稱作數字病毒操縱晶片(digital virus manipulation chip),寬和高只有2厘米,約相當於拇指指甲的大小。晶片由二氧化矽(silicon oxide)和氮化矽(silicon nitride)半導體晶體圓形片(wafer)組成,含有多個介電質(dielectric)孔洞來捕捉病毒。

當雷射發射高度聚焦且能量準確的光線時,能將病毒吸引並捕捉到洞內,還能通過更改光線照射的地方來移動病毒,成為可以隔離和移動病毒的「鑷子」。這也能讓使用者對直徑為40到300納米(nanometre)的病毒,根據尺寸進行分類和集中。

該研究用腺病毒作為測試對象,這是一組會引發感冒症狀的常見病毒,直徑介於90到100納米,與大小和直徑介於80和120納米的冠病病毒(SARS- CoV-2)相似。因此,這個設備理論上也能運用在冠病病毒的研究中,但葉平發副教授預計,要運用到冠病病毒還需要多兩三年的時間。

另一名聯合領導該項研究的南大電機與電子工程學院教授劉愛群說,由於市面上目前沒有能操控單個病毒的技術,因此這項研發對於診斷和藥物研製方面,也會是重大的突破。

劉愛群提到,現有包括聚合酶鏈式反應(PCR)檢測在內的診斷方式,主要以核糖核酸(RNA)層面為基礎,但這無法辨認患者體內是否有活性病毒。「當你在身體血液中找到RNA,這不代表病毒一定還存活在身體里,它可能只是碎片或已經死了。這導致有些病人的檢測結果有時陽性、有時陰性,這樣反覆變化。」

此次新發明的科技,能通過從病人身上抽取的樣本提煉出病毒,再利用設備進行更深入的分析,達到更高的準確性。

這項研究在理論上也可以通過捕捉病毒,精準地感染單個細胞。劉愛群教授說,當宿主細胞和病毒在反應時,就可以使用不同的藥物來「治療」,觀察病毒在細胞內的反應,從而更準確地測量藥物。

「我們將這些新加坡研發的技術展示出來時,希望它們能成為與病毒抗爭的一種力量,也想告訴公眾不要怕,我們有新的工具能戰勝這個病毒。」

文/圖:網際網路

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