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达闼科技拉曼光谱仪获“光学奥斯卡”棱镜奖,有望用于病毒检测技术

2020年2月10日 15:07  CCTIME飞象网  

近日,达闼科技云端智能高频面扫拉曼光谱仪在美国再度摘得2020年度“棱镜奖”(质量控制)桂冠,成为世界上首家连续两年(2019及2020年)获得棱镜奖(素有“全球光电行业的奥斯卡”)的企业。

达闼科技获奖产品可更好的配合表面增强拉曼散射技术(SERS)一起使用,该技术被公认为在痕量分析、化学分析、环境监测、生物医学应用等领域有广阔应用前景。其中,在生物医学应用领域,病毒检测方面, SERS相比其他传统检测技术拥有众多潜在优势。在当下全民抗击新型冠状病毒关键时刻,作为其中最为关键的环节之一,将有望在几个月内开发出基于点阵SERS的能快速、灵敏、准确地检测诊断出新型冠状病毒及其感染情况的新技术,可以大幅度减少新型冠状病毒的确诊时间,进而控制病毒的大面积传播,为后续预防和控制政策及时提供重要的科学依据。

目前,达闼科技正与国际高校和研究机构联合,争分夺秒地研究基于高频面扫拉曼技术的病毒检测技术,此技术可结合点阵SERS来实现拉曼基底上病毒的“均匀”探测,还有望利用多点控制SERS技术实现单SERS基底多种病毒同步探测,能助力快速、高灵敏度、高准确度地检测新型冠状病毒及其他感染情况。

1、面对病毒检测难题,达闼科技全力攻关

新型冠状病毒是诸多病毒中的一种。病毒是一种个体微小、结构简单、必须寄生在活细胞内的非细胞型生物,只含脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA),以“复制”的方式实现快速增殖,可以感染所有种类的生命体。当由某种病毒引起的传染性疾病出现后,快速诊断病毒类型极其感染情况,能够实现病毒性疾病的早期发现和防治,并有效减少病毒性传染疾病的大面积传播与感染,且为预防和控制政策及时提供重要的科学依据。所以,“病毒检测”所能起到的作用就显得相当关键,甚至对于扑灭由相关病毒引起的传染性疾病而言是决定性因素之一。那么,“病毒检测”采用什么方法、特点如何?

“培养细胞的显微学观察”,对于实验室条件要求较高,操作繁琐,若作病毒型别鉴定,检测耗时长;酶联免疫吸附测定(ELISA)、免疫印迹法(IBT)等免疫学方法,虽然具有较高的灵敏度,但是成本较高的抗体使得该方法检测价格较高;聚合酶链式反应(PCR)等方法,由于需要复杂的热循环系统、专业人员操作,且试剂耗材昂贵、易污染形成假阳性等;病毒基因的生物传感器检测方法,由于生物传感器面临着灵敏度不够高或一些荧光检测会遇到光漂白等问题,亟需发展能进一步提高病毒基因检测灵敏度及其准确性的方法。

总之,上述的传统病毒检测方法普遍存在检测条件苛刻、操作复杂、检测花费高、检测耗时长、灵敏性有待提高、准确性等问题。从而,亟待开发用于病毒现场快速、高灵敏、特异性的检测技术。近年来,表面增强拉曼散射(SERS)生物传感技术因具有超高的灵敏度以及SERS光谱的“指纹”特性,被广泛应用于生物检测和分析。

医学界已经形成共识,SERS技术在病毒基因检测应用中具有五大优势:SERS检测技术灵敏度非常高,达到了单分子检测的水平;SERS谱峰比荧光谱峰窄两个数量级,提供了分子的大量独特且尖锐的振动带,使得SERS更适合多元检测;SERS检测对待测样品需求量很小,是一种微量检测技术;水的拉曼散射非常弱,即使水溶液中分析物的浓度很小也能被原位识别和鉴定,不需要复杂的样品前处理过程;相比于荧光技术,SERS不易发生“光漂白”。

不过,影响SERS检测灵敏度的因素有很多。目前已报道的用于检测病毒的SERS基底只能对部分分子键进行特异性增强,而且目前的拉曼都是聚焦点探测技术——只能获取焦点(通常小于50微米)附近的拉曼信号,由于物质在基底上分布不均匀性,这种情况下,很难获得完整的和高重复性的病毒的拉曼信号,这几乎不能用于准确识别一个完整的病毒。

为了解决上述难题,最终达到采用SERS对病毒进行快速、高灵敏度、高准确度检测的效果,达闼科技正在密切与国际高校和研究机构联合研究基于高频面扫拉曼技术,结合点阵拉曼增强,实现拉曼基底上病毒的均匀探测,另外有希望利用多点控制拉曼增强测量技术实现单SERS基底多种病毒同步探测。

2、持续深耕相关技术,近两年频获国际大奖

SERS是指吸附于粗糙贵金属表面的探针分子在入射激光的照射下,其拉曼散射信号获得显著增强的光学现象。利用高活性的SERS基底,人们可以获得显著增强的拉曼散射信号。由于光谱散射峰窄、分辨率高、灵敏性超高,且能广泛应用于复杂条件下多组分物质的分析检测,SERS在痕量分析、化学分析、环境监测、生物医学应用等领域开辟了相当广泛的潜在巨大应用前景。

对于这样一个正在兴起的如此有发展前景的领域,光学和光电子产业全球最权威老牌刊物“Laser Focus World”(创刊于1965年)给予了高度关注,组织业内权威专家评出的年度大奖中,2019年及2020年都有拉曼相关项目。

“Laser Focus World”把2019年度“棱镜奖”(探测器与传感器)桂冠以及2019年度“创新大奖”白金奖授予“达闼科技”的云端AI手持拉曼光谱仪。这是中国公司首次获得“棱镜奖”以及“创新大奖”白金奖。颁奖理由是,其是世界上首台基于云平台和人工智能的手持式拉曼光谱仪,应用前景广阔,可用于安检、禁毒、药监、消防、军队、及民用市场的假冒产品检测包括药品和珠宝,以及检测食品中的污染物;其中,云平台支持现场设备的即时数据上传和更新,即使没有Wi-Fi的情况下也可以通过4G/5G网络保持连接;此外,该设备具有直观的用户界面,已与“达闼科技”的Data A1智能手机集成在一起,是市面上唯一集成多种传感器(GPS、NFC、摄像头、指纹、虹膜等)的拉曼光谱仪。

此外,“Laser Focus World”把2020年度“棱镜奖”(质量控制)桂冠授予达闼科技的云端智能高频面扫拉曼光谱仪。这使得达闼科技成为国际上第一家连续两年获得“棱镜奖”的高科技公司,凸显出全球光学和光电子产业界对拉曼技术创新应用的极大关注度以及对相关成果的高度肯定。“Laser Focus World”指出,专家们给出的颁奖理由是:由于带有用于区域扫描的微机电(MEMS)扫描镜,通过使用利萨如扫描算法,激光束可以在线性可调的矩形区域上快速定向扫描,这种拉曼快速扫描探测机制最大程度地减少了激光束对样品的损坏,因此可用于易燃或深色样品的测量(例如火炸药或强氧化剂)等;另外,利用MEMS扫描镜的精确定位特性,可以实现选定区域上的点阵测量,获得整个表面的拉曼信号,用于多点测量、精确分析,以揭示样品的异质性。

3、众志成城抗击新冠,达闼科技贡献力量

放眼整个全人类发展史,每一次病毒的规模肆虐均被最终扑灭,而且在众多新科技的助力之下,被扑灭的速度一次次提高。众志成城,战“疫”必赢;抗“疫”战场,亟需利器!目前,全民抗“疫”进入到关键阶段,对于新型冠状病毒的快速、高灵敏度、高准确度检测具有重要现实意义,达闼科技正凭借自身在全球光学和光电子产业获得高度肯定的拉曼及SERS相关技术深厚积累联合研发最新的病毒检测技术解决方案,助力新型冠状病毒快速高效检测,为最终的抗“疫”胜利,贡献自己的一份力量。

编 辑:霏雯
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