當前的COVID-19大流行是由RNA病毒引起的，這是一種嚴重的急性呼吸系統綜合癥冠狀病毒(SARS-CoV-2)，這是一種包膜病毒，其刺突由糖蛋白組成，包裹著其雙層脂質膜。由于具有在極少數患者中引起嚴重肺炎的傾向，該病毒已成為診斷和治療研究的重要目標。2020年10月在預印本服務器arXiv *上發表的最新研究表明，使用功能化的磁性納米顆粒檢測樣品中病毒的可能性。

測試的重要性

測試對于遏制工作至關重要，因為不僅要對有癥狀的患者而且要對無癥狀的患者進行測試，并且必須對接觸進行大規模測試才能打破傳播鏈。到目前為止，黃金標準包括聚合酶鏈反應(PCR)，這既復雜又費時。而且，該程序需要復雜的設備，成本高，并且需要技術熟練的人員進行操作。如果處理不當，則出現假陽性或陰性結果的幾率很高。

隨著病例數呈指數增長，在臨床情況下測試COVID-19已成為壓倒性的壓力。此外，在發展中國家和不發達國家，有限的醫療資源可能會加劇這一困難。這迫切需要開發新方法或儀器以快速診斷這種感染的任務。

(a)功能化MNP的示意圖，(b)模仿SARS-CoV-2的示意圖，(c)有和沒有模仿病毒的MPS信號的示意圖

磁性納米粒子在粒子檢測中的應用

正在探索的即將到來的技術之一是基于磁性納米顆粒(MNP)的均質生物傳感，以檢測特定種類的生物分子。這可能包括核酸或蛋白質。測試的原理是當暴露于強度隨時間變化的磁場中時，MNP的磁化強度波動和磁特性。

生物分子與功能化MNP結合的程度由布朗弛豫決定，布朗弛豫會導致其流體動力學大小發生變化或引起交聯。當暴露于時變磁場時，這會導致MNP的布朗弛豫時間和磁化動力學發生重大變化。

研究人員引用了這樣一個例子，當與生物分子結合的MNP暴露于足夠強度的交流磁場中時，由于布朗弛豫的減少，磁性粒子光譜(MPS)中的諧波明顯減少。發現較高的諧波比基本諧波更迅速地降低，從而導致諧波比的降低與MNP濃度無關。

因此，這是使用MNP磁化強度及其在交流磁場中的磁化率/光譜的定量檢測特定生物分子的良好基礎。MPS的使用提供了一種便宜，靈活且靈敏的方法來確定MNP磁化強度和動力學，以檢測生物分子。

有效檢測的實驗證據

當前的研究建議使用MPS來測量刺突蛋白與被抗體功能化的MNP的結合，從而檢測病毒。此概念驗證實驗使用這些MNP作為傳感器來檢測假病毒顆粒，其中包括與刺突蛋白綴合的100 nm聚苯乙烯珠。他們設計了一種用于信號測量的MPS儀器，尤其是3次諧波與1次諧波的比率。

同樣，他們使用旋轉磁場(RMF)系統通過ac磁化率(ACS)光譜評估布朗弛豫時間。使用一定范圍的顆粒濃度來評估該技術的靈敏度和檢測極限(LOD)，發現其為0.084 nM(5.9 fmole)。

這種設置允許非常敏感地檢測模擬病毒，并在整個36秒的時間內進行了四次重復測量。如果進一步定制，則可以進一步減小LOD，以在此期間內平均測量36次測量。

使用世界衛生組織的被保險標準(WHO)，這種方法被發現是一個非常適合用于疾病控制，是一個ffordable，s ^ ensitive，小號pecific，ü SER友好(需要最少的培訓)，[R APID和強大(結果需要低于30分鐘)，和d eliverable到最終用戶，同時使用無害的和廉價的材料。唯一不適用的標準是Ë quipment-免費的，但這個測試可以建成為以低成本點的護理(POC)裝置。

含義盡管當前的病毒檢測測試是二進制的，但無法提供有關感染狀況的信息，但這可以幫助定量檢測活病毒顆粒，這將有助于針對被測個體調整治療和遏制措施。實際上，由于與前者相比，流體動力學大小的變化要大得多，因此對病毒的檢測比對功能化MNP上的刺突蛋白更為敏感。

研究人員總結說：“所提出的方法對低成本，易于處理的待測樣品(混合測量)具有高度靈敏和快速的檢測具有巨大的希望。'

還可以調整此方法以生成病毒分布的空間圖，這不僅可用于遏制當前的大流行，而且可用于有關病毒感染和擴散的進一步基礎研究。

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