西工大外专千人团队成功实现对埃博拉病毒快速检测

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西工大外专千人Pavel Neuzil教授团队成功实现对埃博拉病毒的快速检测

西工大外专千人计划专家Pavel Neuzil教授以西工大为第一通讯单位在分析化学领域国际顶级期刊Anal. Chem.(IF：5.636)上发表论文“Palm-Sized Device for Point-of-Care Ebola Detection”(2016, 88 (9), pp: 4803–4807)，利用其研制的便携式实时聚合酶链式反应(real-time PCR)仪，成功实现了对埃博拉病毒的快速检测。日前，该成果被美国化学学会(American Chemical Society, ACS)新闻周刊PressPac报道(http://www.acs.org/content/acs/e ... he-ebola-virus.html)。

埃博拉(Ebola)是一种十分罕见的病毒，其生物安全等级为4级(艾滋病为3级，SARS为3级，级数越大防护越严格)，1976年在苏丹南部和刚果(金)的埃博拉河地区发现它的存在后，引起医学界的广泛关注和重视。世卫组织发布的数据显示，截止2015年2月4日，全球已经有超过2万人感染致命的埃博拉病毒，死亡人数接近9000人。目前该病毒已经得到稳定控制，但是对于埃博拉病毒的预防、诊断和治疗等研究一直在进行。埃博拉病毒的主要检测过程是在病毒爆发地采集血液样品，冷藏封装后运送到4级生物安全实验室中，利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)检测病毒的存在。这一过程耗时耗力，严重影响了病毒的后续测试、治疗和实时监控，耽误疑似病人的最佳治疗时间。因此，一种能够在原地实现对病毒实时可靠快速检测的仪器显得尤为重要。

Pavel Neuzil教授及其团队利用微机电系统(MEMS)技术成功设计并制作了实时PCR仪，该仪器只有手掌大小(100 mm × 60 mm × 33 mm)，重量不超过80克，驱动电压为12V。利用该PCR仪可对埃博拉病毒进行快速检测，整个分析过程中血液用量仅为100 nL，检测过程包括：逆转录、PCR扩增和熔解曲线分析(MCA)，用时不超过37分钟。同时该仪器也可以帮助医护人员追踪康复人员精液、母乳和泪液中的病毒含量，确保治疗的可靠性和精确性。

图1 Pavel Neuzil教授团队研制的便携式实时PCR仪

为什么这样小巧的仪器可以实现如此之快的检测速率呢？

据Pavel Neuzil教授介绍，该仪器的反应芯片是利用MEMS微细加工工艺制作而成的，在超疏水的芯片表面放置样品和矿物油，从而形成一个密封的虚拟反应腔室(Virtual Reaction Chamber, VRC)。因此，芯片中的微型加热器可以实现对腔室内微量样品(100 nL)的快速加热和冷却，加热和冷却速率可以达到20 °C/s。

图2 检测结果分析曲线

之前，Pavel Neuzil教授团队已经实现了对H5N1、H7N9、SARS等病毒的快速检测，相关论文已发表在领域的国际顶级期刊上。据国外著名基因组专业网站Genomeweb报道，该PCR仪是世界上最小的PCR平台。(https://www.genomeweb.com/pcr/st ... llest-qpcr-platform)

Pavel Neuzil教授简介

Pavel Neuzil教授，1961年生，1995年博士毕业于捷克科技大学(EE of Czech Technical University)，1995年到1996年在美国伊利诺伊大学做博士后研究，1996年到1997年在斯坦福大学做研究员，1997年到2002年在新加坡科技研究局电子研究所做高级研究员，2003年到2007年任生物工程及纳米技术研究院首席科学家，2010年到2015年在韩国-欧洲联合科研院(德国)任首席研究员和微流体团队负责人。2015年入选中组部“外专千人计划(创新人才长期项目)”，受聘于西北工业大学机电学院。

Pavel Neuzil教授是微机电系统、微纳流体、微流控芯片等领域的技术专家。在Nature Reviews Drug Discovery(影响因子41.908), Nature Medicine(影响因子28.223), Nano Letters(影响因子13.592)，Lab on a Chip(影响因子6.115)等著名期刊上发表了70余篇具有重要影响的学术论文。