近日，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)（Upenn）的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種低成本的3D打印設(shè)備可以快速檢測(cè)寨卡（Zika）病毒。據(jù)悉這個(gè)3D打印的檢測(cè)裝置只有一個(gè)蘇打水罐大小，成本僅2美元，而且無(wú)需用電，也不用專業(yè)技術(shù)人員操作。患者只需提供一份唾液樣本。當(dāng)遺傳分析檢測(cè)到病毒存在時(shí)，裝置中可變色的燃料將變成藍(lán)色。

　　據(jù)稱，這種快速、準(zhǔn)確的診斷對(duì)于可能受感染的孕婦尤其重要，而目前唯一得到認(rèn)可的病毒檢測(cè)方式需要高度敏感的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，十分不便。因此，能夠在野外使用的診斷工具將成為人們戰(zhàn)勝寨卡病毒疫情的一個(gè)關(guān)鍵。

　　目前，科學(xué)家們?cè)诎l(fā)表于《Analytical Chemistry》的一份研究報(bào)告上介紹了這個(gè)設(shè)計(jì)和他們的測(cè)試效果。據(jù)了解，這項(xiàng)研究是由該校機(jī)械工程和應(yīng)用力學(xué)系研究助理教授劉長(zhǎng)春和Haim Bau教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的。

　　據(jù)了解，通過(guò)化驗(yàn)檢測(cè)Zika病毒本身的遺傳物質(zhì)被認(rèn)為是診斷這一病毒的黃金標(biāo)準(zhǔn)。而其替代辦法，比如針對(duì)人體內(nèi)產(chǎn)生的對(duì)該病毒的抗體進(jìn)行的檢測(cè)是不夠的，因?yàn)閷?duì)于那些已經(jīng)被感染但是尚未產(chǎn)生足夠抗體的患者來(lái)說(shuō)，可能會(huì)產(chǎn)生虛假的陰性結(jié)果；在另一方面如果測(cè)試對(duì)象因其它疾病產(chǎn)生類似的抗體的話，也會(huì)獲得虛假的陽(yáng)性結(jié)果。

　　而這種從病毒本身尋找相應(yīng)的RNA片斷的測(cè)試則被稱為逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)，或簡(jiǎn)稱為RT-pcr技術(shù)。這種測(cè)試技術(shù)可以避免上述兩個(gè)問(wèn)題。但是RT-pcr技術(shù)需要在裝備精良的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。病人樣本中的病毒基因片斷必須放大，或進(jìn)行反復(fù)復(fù)制，直到達(dá)到它們可以被檢測(cè)到的水平，這中間通常涉及到多個(gè)精確的溫度變化過(guò)程。

　　據(jù)稱，要使這種測(cè)試更加方便，或者易于攜帶，其中的基因片段放大環(huán)節(jié)是最主要的障礙，為此，賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家們找到了一種被稱為RT-LAMP（逆轉(zhuǎn)錄環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增）的替代技術(shù)，這種技術(shù)只需要將樣品放在特定溫度下，而不需要像RT-PCR那樣通過(guò)多個(gè)精確的溫度變化進(jìn)行循環(huán)。

　　不過(guò)，作為簡(jiǎn)化該基因放大過(guò)程的代價(jià)，RT-LAMP需要更多專門的“引物”，即一些短的基因片段以匹配測(cè)試病毒靶基因的特定區(qū)。

　　“盡管在技術(shù)文獻(xiàn)中有用于RT-PCR技術(shù)的寨卡病毒引物，但是針對(duì)RT-LAMP技術(shù)的卻沒(méi)有。”Bau說(shuō)。“所以，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘，我們確定了寨卡病毒基因組與其它已知病原體不同的高度保守序列，然后設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)囊镆宰R(shí)別此序列。”

　　“與此同時(shí)，”劉長(zhǎng)春說(shuō)：“我們用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)了一個(gè)低成本的即時(shí)檢驗(yàn)（point-of-care）系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由診斷盒子和處理器組成。這個(gè)盒子能夠分離、濃縮和凈化核酸并進(jìn)行酶擴(kuò)增。最終的測(cè)試結(jié)果能夠通過(guò)一種染料的顏色變化直觀地顯示出來(lái)。”

　　賓夕法尼亞大學(xué)研究助理教授劉長(zhǎng)春

　　隨后，科學(xué)家們還研究了如何在不使用電力的情況下使樣品保持在必要的溫度下。他們的解決方案包括熱水瓶、使用類似軍用口糧那樣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)自行加熱的元件，和用于吸收多余熱量的蠟狀物質(zhì)。研究人員還3D打印了一個(gè)蓋子放在 熱水瓶的頂部，以固定住所有的測(cè)試部件。

　　一旦病人的唾液樣本被引入盒子，整個(gè)測(cè)試大約需要40分鐘才能完成。研究人員們通過(guò)將自己的唾液摻入病毒樣驗(yàn)證了其效果。結(jié)果顯示其靈敏度相當(dāng)于RT-PCR檢測(cè)。未來(lái)科學(xué)家還將嘗試通過(guò)一種熒光染料和集成智能手機(jī)相機(jī)來(lái)量化病毒含量。

　　據(jù)悉，劉長(zhǎng)春和Haim Bau在2015年還因?yàn)槠湓诩磿r(shí)檢驗(yàn)分子診斷方面的工作獲得了One Health獎(jiǎng)。