在新冠肺炎疫情尚未結束的如今，為了能正常地出行，核酸檢測成了常事。目前新冠病毒核酸檢測主要是利用鼻咽拭子，采用熒光定量 PCR ，也就是聚合酶鍊式反應（PCR）技術進行，檢測時間通常在 2-24 小時。
圖檔來自：浙江省人民政府
日漸增長的出行需求與仍在繼續的疫情，并不算短的檢測時間，讓新冠病毒核酸檢測面臨着不小的壓力。是以在保證結果準确度的情況下，要讓檢測更為迅速。
近期，複旦大學劉雲圻、魏大程等所在的研究團隊在期刊《Nature Biomedical Engineering》（《自然》雜志子刊，自然生物醫學工程）發表了一項研究結果。開發出的新型冠檢測裝置和方法，可在 5 分鐘内得到核酸檢測結果，且準确率更高。
在目前常見的聚合酶鍊式反應（PCR）檢測方式，需要将新型冠狀病毒核酸（RNA）逆轉錄為DNA，是以在核酸檢測中，如果病毒濃度過低，就會影響檢測結果的準确性。
圖檔來自：人民網
複旦大學研究團隊發表的文章中提到，微機電系統（MEMS）有高度內建、小型、廉價和高效的特點，具有商業化的可行性。但基于 MEMS、NEMS 和 FET 的生物傳感器在某些情況下很難保持敏感性。
是以，複旦大學的研究團隊研發了一種基于 MolEMS（分子機電系統）的半導體傳感晶片。他們提出的 MolEMS（分子機電系統），是一種通過 DNA 分子自組裝而成，通過外電場驅動，能精準調控分子識别和信号轉化過程的微型裝置。
MolEMS 和 MolEMS g-FET，圖檔來自：Nature Biomedical Engineering
在實踐中，大多數生物傳感器無法在生物流體中實作超高靈敏度。MolEMS 的獨特結構可以進行超精确的生物檢測，能夠實作高效的生物識别和信号轉導，進而擁有超高的靈敏度。
研究結果還提到，SARS-CoV-2（新型冠狀病毒） RNA 大約有 30,000 個核苷酸，并且測量臨床樣本會有更高的生物學複雜性，患者之間的差異以及樣本收集和制備程式也有不确定性。
MolEMS 檢測核酸樣本不需要複雜耗時的核酸提取和擴增過程，能夠直接檢測鼻咽拭子樣本中的 SARS-CoV-2 RNA。診斷 COVID-19 的時間約為 0.1-4 分鐘，平均為 60 秒。
研究人員使用 MolEMS g-FET 組裝了 COVID-19 測試系統，用于現場和床旁檢測。測試系統由 MolEMS g-FET 內建測試子產品和主系統兩部分組成。為了避免不同樣品之間的交叉幹擾，一個子產品用于測試一個樣品。
SARS-CoV-2 核酸檢測，圖檔來自：Nature Biomedical Engineering
隻需更換 MolEMS 測試子產品，即可将主系統重複用于多項測試。該系統的操作分為三個步驟：第一步是将測試子產品與主系統連接配接，通過USB、Wifi或藍牙将電腦或智能手機與測試系統連接配接。第二步是打開覆寫測試子產品PDMS井的密封。第三步是将測試樣品添加到 PDMS 井中，并從計算機或智能手機讀取結果。
就研究結果來看，與 MEMS 和 NEMS 相比，MolEMS 降低了成本、體積和重量，并允許進行分子水準的操作。并且操作簡單，靈敏度和特異性高還便攜。出現假陰性和假陽性的機率極低，還比 PCR 檢測更快。
超靈敏生物檢測和長期穩定性，圖檔來自：Nature Biomedical Engineering
便攜系統進一步發展後，利用它可以在機場、診所和當地急診部門甚至在家中進行現場和床旁檢測。有助于提高核酸檢測效率，減緩病毒的傳播。
值得一提的是，MolEMS 的開發還可以在幾分鐘内實作對其他疾病的超精确診斷，而無需通常需要數小時或數天的目标純化、擴增或培養。除了生物傳感之外，MolEMS 的設計原理還可用于設計其他更高精度的機電裝置和功能系統。
點選「在看」
是對我們最大的激勵