前沿 | 用上这个神奇芯片，在家就能自测新冠本文转自：中国科普网新冠病

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新冠病毒已在全球肆虐两年，更具感染力的突变病毒还有逃避疫苗防疫的可能，这使得人类抗击新冠肺炎疫情的斗争将更常态化、长期化，而新冠病毒检测始终是抗疫的重要一环。

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【前沿 | 用上这个神奇芯片，在家就能自测新冠】图源：新华社
近日，天津大学药学院教授张雁与美国哈佛大学等科研机构合作，发明了一种不需要任何电子、光学器件设备和操作技能培训的家用新冠自测系统。该系统最快可以在5分钟内检测出结果，并以直观的显色对比提供肉眼可见的结果，芯片可以反复使用50次以上，极大降低了检测成本，非常适合普通家庭和个人检测使用。
微流控芯片可大幅提高检测准确率
目前的核酸检测需要专业设备和人员操作，耗时、耗力，经济和社会成本高昂，全民检测也会增加待测人群暴露在易感染环境中的风险。此外，利用肉眼分辨显色的传统胶体金试纸条方法上样量有限，无法对病毒抗原进行扩增，最终导致检测的灵敏度较低。
另一方面，无论常规的实时荧光定量PCR核酸检测，还是依赖DNA扩增的恒温检测，都需要专业人员操作以及专业仪器设备，包括许多基于特异性抗体的新冠抗原检测方法，也需要使用荧光标记来保证检测的准确率。
目前，各国科学家都在寻找更高效、更低成本和更安全的检测手段。

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图源：新华社
为解决这些问题，张雁研究团队创新性地使用了超高通量的微流控芯片代替了毛细管层析试纸条，上样量比传统的试纸条提高了数十倍，同时还规避了使用胶体金的常规方法对于低病毒载量样品容易漏检的风险。同时，微流控芯片内部特有的过滤富集通道可以将微量的抗原-抗体结合物进行定向集中，使得显色增强，无需辅助读数设备即可进行肉眼识别。
“传统的抗原显色检测方法对于低浓度的病毒样本的变色不够敏感，打个比方来说，相当于把一滴墨水滴到一桶清水里，它的墨色会很淡，不容易看出来。而高通量微流控芯片可以把一桶清水快速过滤掉，然后把这一滴分散的墨水又集中在一起，这样我们很容易就能用肉眼看到结果，从而大大地提高了结果的准确率。”研究团队成员之一、哈佛大学博士徐江进一步解释， “上样量大还有一个直接的好处就是可以支持多人混检，比如5-10人只要有一个阳性就能检测出来，与目前核酸混检效果一样，这是传统的胶体金做不到的。”
张雁表示，此次研发的家用微流控检测平台非常适合对家庭进行大规模筛查，避免了因核酸采样、人员流动和聚集造成的病毒传播，也可以避免医务和专业检测人员的超负荷工作。
操作简便在家可反复使用上百次
张雁团队对微流控芯片进行了三次技术迭代，目前即便病毒载量只有每毫升十几个拷贝的弱阳样品，微流控芯片也能很容易地检测出来。
张雁介绍：“该检测芯片使用了两种由不同抗体修饰的微米球和纳米球，颜色分别是白色和红色，当样本中没有病毒抗原时，红色纳米球可以快速被具有特定截留孔径的栅栏过滤，使得检测窗呈现微米球的白色，而当新冠病毒存在时，微米球和纳米球通过表面的抗体在病毒抗原介导下形成复合物，红色纳米球对白色微米球实现表面覆盖，从而使检测窗显示肉眼可见的红色。”