在新冠疫情肆虐期間，傳染病專家和一線醫務工作者都一直在尋求對該病毒進行更快、更廉價和更可靠的檢測方式。就在近日，美國斯坦福大學（Stanford University）的研究人員創造了一種低成本、高度自動化的設備——“基因微實驗室”，可以在短短半小時內就得到結果。

據悉，該發明利用了所謂的“芯片實驗室”技術（Lab-on-a-chip）和被稱為CRISPR的尖端基因編輯技術。研究參與者、斯坦福大學機械工程教授Juan G.Santiago解釋稱，“微實驗室實際上是一種只有信用卡一半大小的微流控芯片，包含了一個比人類頭發寬度還小的復雜的網絡通道。”

所謂芯片實驗室（Lab-on-a-chip）技術是指把生物和化學等領域中所涉及的樣品制備、生物與化學反應、分離檢測等基本操作單位，集成或基本集成在一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學反應過程，并對其產物進行分析的一種技術。而CRISPR基因編輯技術，自問世以來就被譽為“上帝的手術刀”，可以精確定位并切斷DNA上的基因位點，關閉某個基因或引入新的基因片段，讓失去希望的病人重獲治愈的可能。

該研究論文于11月4日被發表在了《美國國家科學院院刊》（Proceedings of The National Academy of Sciences）上。該研究的第一作者Ashwin Ramachandran指出：“我們的測試可以相對快速地識別活性感染，且成本較低。它也不像許多測試那樣依賴抗體，而且只證明某人是否患有此病，而不是他們目前是否受到感染。”

這種微實驗室測試利用了這樣一個事實：像SARS-COV-2這樣的冠狀病毒，無論走到哪里都會以RNA鏈的形式留下微小的基因指紋。如果在拭子樣本中存在冠狀病毒的RNA，則樣本采集者即被感染。

研究人員還指出，在整個測試過程中，電場也起著至關重要的作用，它可以幫助集中所有重要成分（目標DNA、CRISPR酶和熒光探針）集中到一個比人類頭發寬度還小的空間里，大大增加了它們相互作用的機會。

“我們的芯片是獨一無二的，它利用電場從樣本中純化核酸，并加速化學反應，讓我們知道它們的存在。”Santiago表示。

據了解，該團隊僅用了大約5000美元的預算就制造出了這款設備。目前，DNA擴增步驟必須在芯片之外進行，但Santiago預計，在幾個月內，他的實驗室將把所有步驟整合到一個芯片中，并稱其芯片的優勢在于測試時間短（30分鐘）、成本低。

研究人員還說稱，他們的技術不僅可以用于檢測新冠病毒，還可以用于檢測其他有害微生物的存在，比如食物或水樣中的大腸桿菌，或者血液中的結核病和其他疾病。

“如果我們想檢測一種不同的疾病，我們只需在電腦上設計合適的核酸序列，然后通過電子郵件將其發送給合成RNA的商業制造商。待他們寄回一小瓶這種分子，就可以完全重新配置對一種新疾病的檢測。”Ramachandran說。

據了解，斯坦福大學的研究人員正在與福特汽車公司合作，以進一步整合這些步驟，并將他們的原型開發成可銷售的產品。

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