作者:大卫·L
麻省理工学院钱德勒 利用数学模拟，麻省理工学院的研究人员已经表明，基于量子物理设计一种能够检测新型冠状病毒病毒的传感器是可能的
学分:麻省理工学院 一种检测导致新冠肺炎的病毒存在的新方法可能会导致比现有检测方法更快、更便宜、更不容易产生错误结果的检测
研究人员说，尽管这项基于量子效应的工作仍然是理论性的，但这些检测器可能适用于检测几乎任何病毒
麻省理工学院博士生李昌浩在周四发表在《纳米快报》杂志上的一篇论文中描述了这种新方法；Paola Cappellaro，核科学与工程和物理学教授；滑铁卢大学的鲁霍拉·索莱曼和穆罕默德·科汉德尔
新型冠状病毒病毒的现有检测包括检测特定病毒蛋白的快速检测，以及需要几个小时处理的聚合酶链式反应(PCR)检测
这两种测试都不能高精度地量化病毒的数量
即使是黄金标准的聚合酶链反应检测也可能有超过25%的假阴性率
相比之下，该团队的分析显示，新检测的假阴性率可能低于1%
这项测试也足够灵敏，只需一秒钟就能检测出几百条病毒核糖核酸
这种新方法利用了金刚石微小颗粒中的原子级缺陷，称为氮空位中心
由于钻石晶格中发生的量子效应，这些微小的缺陷对微小的扰动极其敏感，目前正在探索各种需要高灵敏度的传感器件
这种新方法将包括在含有这些NV中心的纳米钻石上涂上一层与它们磁耦合的材料，这种材料只与病毒的特定RNA序列结合
当病毒核糖核酸存在并结合到这种材料上时，它会破坏磁连接，并导致钻石荧光的变化，这很容易用基于激光的光学传感器检测到
研究人员表示，这种传感器只使用低成本材料(所涉及的钻石比灰尘颗粒小)，设备可以放大，一次分析一整批样本
钆基涂层及其RNA调节的有机分子可以使用普通的化学过程和材料来生产，用于读出结果的激光可以与廉价的、广泛可用的商用绿色激光指示器相媲美
研究人员表示，这种传感器只使用低成本材料(所涉及的钻石比灰尘颗粒小)，设备可以放大，一次分析一整批样本
学分:麻省理工学院 虽然这项初步工作是基于详细的数学模拟，证明该系统在原理上是可行的，但该团队仍在继续努力，将这一点转化为实验室规模的设备，以证实预测
“我们不知道最后的演示需要多长时间，”李说
他们的计划是首先做一个基本的原理验证实验室测试，然后研究优化系统的方法，使其在真正的病毒诊断应用中发挥作用
这个多学科的过程需要结合量子物理学和工程学的专业知识，来制造探测器本身，以及化学和生物学的专业知识，来开发与病毒RNA结合的分子，并找到将这些分子结合到钻石表面的方法
Cappellaro说，即使在将理论分析转化为工作设备时出现了复杂情况，这项工作预测的较低假阴性也有如此大的幅度，在这方面，它可能仍然比标准的PCR测试有很大的优势
她说，即使准确度相同，这种方法在几分钟内产生结果方面仍有很大优势，而不是需要几个小时
她说，基本方法可以适用于任何病毒，包括任何可能出现的新病毒，只需调整附着在纳米金刚石传感器上的化合物，使其与特定目标病毒的通用材料相匹配
量子钻石技术公司的高级研究科学家大卫·格伦说:“提议的方法因其通用性和技术简单性而具有吸引力。”
，谁没有参与这项工作
“特别是，与其他采用氮空位中心的方法相比，这里描述的灵敏的全光学检测技术只需要最少的仪器，”他说
他补充说，对于他的公司来说，“我们对使用基于钻石的量子传感器来构建强大的生物医学诊断工具感到非常兴奋
不用说，随着这项工作中提出的想法被翻译到实验室，我们将非常感兴趣地关注
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