達闥科技拉曼光譜儀獲“光學奧斯卡”棱鏡獎,有望用于病毒檢測技術
2020-02-10 17:35:47AI云資訊1302
近日,達闥科技云端智能高頻面掃拉曼光譜儀在美國再度摘得2020年度“棱鏡獎”(質量控制)桂冠,成為世界上首家連續(xù)兩年(2019及2020年)獲得棱鏡獎(素有“全球光電行業(yè)的奧斯卡”)的企業(yè)。
達闥科技獲獎產品可更好的配合表面增強拉曼散射技術(SERS)一起使用,該技術被公認為在痕量分析、化學分析、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學應用等領域有廣闊應用前景。其中,在生物醫(yī)學應用領域,病毒檢測方面, SERS相比其他傳統(tǒng)檢測技術擁有眾多潛在優(yōu)勢。在當下全民抗擊新型冠狀病毒關鍵時刻,作為其中最為關鍵的環(huán)節(jié)之一,將有望在幾個月內開發(fā)出基于點陣SERS的能快速、靈敏、準確地檢測診斷出新型冠狀病毒及其感染情況的新技術,可以大幅度減少新型冠狀病毒的確診時間,進而控制病毒的大面積傳播,為后續(xù)預防和控制政策及時提供重要的科學依據。
目前,達闥科技正與國際高校和研究機構聯合,爭分奪秒地研究基于高頻面掃拉曼技術的病毒檢測技術,此技術可結合點陣SERS來實現拉曼基底上病毒的“均勻”探測,還有望利用多點控制SERS技術實現單SERS基底多種病毒同步探測,能助力快速、高靈敏度、高準確度地檢測新型冠狀病毒及其他感染情況。
1、面對病毒檢測難題,達闥科技全力攻關
新型冠狀病毒是諸多病毒中的一種。病毒是一種個體微小、結構簡單、必須寄生在活細胞內的非細胞型生物,只含脫氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA),以“復制”的方式實現快速增殖,可以感染所有種類的生命體。當由某種病毒引起的傳染性疾病出現后,快速診斷病毒類型極其感染情況,能夠實現病毒性疾病的早期發(fā)現和防治,并有效減少病毒性傳染疾病的大面積傳播與感染,且為預防和控制政策及時提供重要的科學依據。所以,“病毒檢測”所能起到的作用就顯得相當關鍵,甚至對于撲滅由相關病毒引起的傳染性疾病而言是決定性因素之一。那么,“病毒檢測”采用什么方法、特點如何?
“培養(yǎng)細胞的顯微學觀察”,對于實驗室條件要求較高,操作繁瑣,若作病毒型別鑒定,檢測耗時長;酶聯免疫吸附測定(ELISA)、免疫印跡法(IBT)等免疫學方法,雖然具有較高的靈敏度,但是成本較高的抗體使得該方法檢測價格較高;聚合酶鏈式反應(PCR)等方法,由于需要復雜的熱循環(huán)系統(tǒng)、專業(yè)人員操作,且試劑耗材昂貴、易污染形成假陽性等;病毒基因的生物傳感器檢測方法,由于生物傳感器面臨著靈敏度不夠高或一些熒光檢測會遇到光漂白等問題,亟需發(fā)展能進一步提高病毒基因檢測靈敏度及其準確性的方法。
總之,上述的傳統(tǒng)病毒檢測方法普遍存在檢測條件苛刻、操作復雜、檢測花費高、檢測耗時長、靈敏性有待提高、準確性等問題。從而,亟待開發(fā)用于病毒現場快速、高靈敏、特異性的檢測技術。近年來,表面增強拉曼散射(SERS)生物傳感技術因具有超高的靈敏度以及SERS光譜的“指紋”特性,被廣泛應用于生物檢測和分析。
醫(yī)學界已經形成共識,SERS技術在病毒基因檢測應用中具有五大優(yōu)勢:SERS檢測技術靈敏度非常高,達到了單分子檢測的水平;SERS譜峰比熒光譜峰窄兩個數量級,提供了分子的大量獨特且尖銳的振動帶,使得SERS更適合多元檢測;SERS檢測對待測樣品需求量很小,是一種微量檢測技術;水的拉曼散射非常弱,即使水溶液中分析物的濃度很小也能被原位識別和鑒定,不需要復雜的樣品前處理過程;相比于熒光技術,SERS不易發(fā)生“光漂白”。
不過,影響SERS檢測靈敏度的因素有很多。目前已報道的用于檢測病毒的SERS基底只能對部分分子鍵進行特異性增強,而且目前的拉曼都是聚焦點探測技術——只能獲取焦點(通常小于50微米)附近的拉曼信號,由于物質在基底上分布不均勻性,這種情況下,很難獲得完整的和高重復性的病毒的拉曼信號,這幾乎不能用于準確識別一個完整的病毒。
為了解決上述難題,最終達到采用SERS對病毒進行快速、高靈敏度、高準確度檢測的效果,達闥科技正在密切與國際高校和研究機構聯合研究基于高頻面掃拉曼技術,結合點陣拉曼增強,實現拉曼基底上病毒的均勻探測,另外有希望利用多點控制拉曼增強測量技術實現單SERS基底多種病毒同步探測。
2、持續(xù)深耕相關技術,近兩年頻獲國際大獎
SERS是指吸附于粗糙貴金屬表面的探針分子在入射激光的照射下,其拉曼散射信號獲得顯著增強的光學現象。利用高活性的SERS基底,人們可以獲得顯著增強的拉曼散射信號。由于光譜散射峰窄、分辨率高、靈敏性超高,且能廣泛應用于復雜條件下多組分物質的分析檢測,SERS在痕量分析、化學分析、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學應用等領域開辟了相當廣泛的潛在巨大應用前景。
對于這樣一個正在興起的如此有發(fā)展前景的領域,光學和光電子產業(yè)全球最權威老牌刊物“Laser Focus World”(創(chuàng)刊于1965年)給予了高度關注,組織業(yè)內權威專家評出的年度大獎中,2019年及2020年都有拉曼相關項目。
“Laser Focus World”把2019年度“棱鏡獎”(探測器與傳感器)桂冠以及2019年度“創(chuàng)新大獎”白金獎授予“達闥科技”的云端AI手持拉曼光譜儀。這是中國公司首次獲得“棱鏡獎”以及“創(chuàng)新大獎”白金獎。頒獎理由是,其是世界上首臺基于云平臺和人工智能的手持式拉曼光譜儀,應用前景廣闊,可用于安檢、禁毒、藥監(jiān)、消防、軍隊、及民用市場的假冒產品檢測包括藥品和珠寶,以及檢測食品中的污染物;其中,云平臺支持現場設備的即時數據上傳和更新,即使沒有Wi-Fi的情況下也可以通過4G/5G網絡保持連接;此外,該設備具有直觀的用戶界面,已與“達闥科技”的Data A1智能手機集成在一起,是市面上唯一集成多種傳感器(GPS、NFC、攝像頭、指紋、虹膜等)的拉曼光譜儀。
此外,“Laser Focus World”把2020年度“棱鏡獎”(質量控制)桂冠授予達闥科技的云端智能高頻面掃拉曼光譜儀。這使得達闥科技成為國際上第一家連續(xù)兩年獲得“棱鏡獎”的高科技公司,凸顯出全球光學和光電子產業(yè)界對拉曼技術創(chuàng)新應用的極大關注度以及對相關成果的高度肯定?!癓aser Focus World”指出,專家們給出的頒獎理由是:由于帶有用于區(qū)域掃描的微機電(MEMS)掃描鏡,通過使用利薩如掃描算法,激光束可以在線性可調的矩形區(qū)域上快速定向掃描,這種拉曼快速掃描探測機制最大程度地減少了激光束對樣品的損壞,因此可用于易燃或深色樣品的測量(例如火炸藥或強氧化劑)等;另外,利用MEMS掃描鏡的精確定位特性,可以實現選定區(qū)域上的點陣測量,獲得整個表面的拉曼信號,用于多點測量、精確分析,以揭示樣品的異質性。
3、眾志成城抗擊新冠,達闥科技貢獻力量
放眼整個全人類發(fā)展史,每一次病毒的規(guī)模肆虐均被最終撲滅,而且在眾多新科技的助力之下,被撲滅的速度一次次提高。眾志成城,戰(zhàn)“疫”必贏;抗“疫”戰(zhàn)場,亟需利器!目前,全民抗“疫”進入到關鍵階段,對于新型冠狀病毒的快速、高靈敏度、高準確度檢測具有重要現實意義,達闥科技正憑借自身在全球光學和光電子產業(yè)獲得高度肯定的拉曼及SERS相關技術深厚積累聯合研發(fā)最新的病毒檢測技術解決方案,助力新型冠狀病毒快速高效檢測,為最終的抗“疫”勝利,貢獻自己的一份力量。
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