新光學生物感測器可用於新型冠狀病毒檢測,然仍有量產難處

作者 | 發布日期 2020 年 06 月 08 日 7:45 | 分類 光電科技 , 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


武漢肺炎疫情蔓延全球,為了達到更好的檢疫效果,科學界積極投入研究,蘇黎世聯邦理工學院空氣質量和顆粒技術小組,與瑞士聯邦材料科學與技術實驗室小組,聯手開發新生物感測器,有助於檢測公共場合空氣是否有病毒。此生物感測器可準確判別新冠病毒(SARS-CoV-2)及 SARS 病毒(SARS-CoV)兩種基因序列相近的病毒,甚至可在數分鐘內檢測完成,算是近年醫療界相當重要的突破。

雙功能生物感測器結合 LSPR 與 PPT 特點,然短期仍無法取代 RT-PCR 檢測法

現今 COVID-19 病毒的生物檢測法以「逆轉錄聚合酶鏈反應」(RT-PCR)技術為主,是目前檢測武漢肺炎病毒 RNA 的標準方法,但仍有許多問題,包含試劑供應可能不足、檢測人員操作繁瑣、需要特殊的實驗室設備、耗時數小時的檢測時間,以及有機率產生假陰性和假陽性的測試結果等缺點。

新檢測方法的技術基礎為局部表面電漿共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)感測器,結合等離子光熱(Plasmonic photothermal,PPT)效應,形成具備兩種特點的雙功能 LSPR 生物感測器,具有高準確性、高靈敏度且測試時間較短等優勢。不過目前除了技術仍處於研發階段,涉及醫學檢測的茲事體大,仍需在不同環境下反覆測試;且此類儀器價格 50,000~300,000 美元(RT-PCR 儀器價格 15,000~100,000 美元),所費不貲,加上目前只有少數幾家廠商有相關技術,是目前要取代 RT-PCR 檢測法的幾個難點。

SPR 往 LSPR 感測技術邁進,還需各界攜手合作才能普及化

依照換能系統的形式,生物感測器可分成電化學、光學、磁學及壓電式,其中光學生物感測器因具高敏感度、快速檢測的優點,近年來積極採用於生物感測研究。

表面電漿共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)感測器即屬於光學生物感測器的一種,技術演進後為 LSPR 生物感測器。LSPR 感測器與 SPR 感測器相似,但 LSPR 感測器使用的是「金奈米島狀物薄膜」(Gold Nanoislands,AuNIs)感測晶片產生光共振,再測量每個 AuNIs 感測晶片產生的光譜變化;而 SPR 感測器使用的是平整的金屬薄膜感測晶片產生光共振再分析。

目前可提供 SPR 感測器及相關服務的廠商有 23 間以上,LSPR 感測器的檢測較具複雜度,AuNIs 感測晶片的製造難度也較高,因此切入廠商不多,約僅 2 間,雖然在武漢肺炎發生後各廠商即有所行動,但先前主要是為了學術和製藥實驗室而設計和銷售儀器,較少著墨臨床檢測。因此,還需要各 SPR、LSPR 感測晶片廠商與科學界、醫界共同研發及進行臨床實驗,才能加速雙功能 LSPR 生物感測器的普及化與商用化。

▲ SPR 與 LSPR 相關供應商。(Source:拓墣產業研究院,2020.5)

(首圖來源:pixabay