華中農業大學：研發便攜式免疫傳感器，用于識別豬流行性腹瀉病毒

【華中農業大學：研發便攜式免疫傳感器，用于識別豬流行性腹瀉病毒】

1.背景

該研究開發并驗證了一種基于浮柵碳納米管場效應晶體管（FG CNT-FET）的便攜式免疫傳感器，用于快速、靈敏、準確地識別PEDV。

豬流行性腹瀉（PED）是由豬流行性腹瀉病毒（PEDV）引起的一種急性、高度傳染性的豬腸道傳染病，主要是在仔豬中引起水樣腹瀉、嘔吐、脫水，甚至死亡。1977年在比利時發現PEDV，該病毒在2010年末在我國大肆流行，其發病率幾乎為99%，死亡率更是高達50%~90%，這對我國的養豬業造成了災難性的經濟損失。因此，為了有效阻斷PEDV的傳播，預防重大疫情的發生，開發建立快速有效的檢測方法至關重要。

2.研究內容

場效應晶體管（FET）是一種生物傳感平臺，具有出色的靈敏度、無標記和實時檢測、低成本和易于集成等特點。目前，基于FET的生物傳感器越來越多地應用于各種生物標志物的檢測。在各種納米材料中，碳納米管（CNTs）是FET生物傳感器的理想通道材料，因為它們具有超薄的厚度、優異的電性能和良好的生物相容性。在之前的研究中已經構建了一個即插即用的浮柵CNT場效應晶體管（FG CNT-FET）生物芯片，集成了一個智能便攜式讀取器。它與改良的CRISPR/Cas12a系統相結合，引入了G-三鏈結構報告基因，實現了對心肌肌鈣蛋白I的超靈敏和即時檢測，顯示了良好的應用前景。在此基礎上，本研究利用抗原抗體的高親和力，制備并純化了能夠與PEDV-S蛋白特異性結合的單克隆抗體。然后，將抗體用FG CNT-FET芯片進一步功能化，制成用于檢測PEDV病毒粒子的免疫傳感器FG CNT-FET。

由于抗原－抗體的高親和性和 FG CNT-FET 的高κ介電層工藝，所開發的生物傳感器具有較高靈敏度和特異性。該免疫傳感器能在1 min內完成檢測，并準確區分PEDV和豬德爾塔冠狀病毒（PDCoV），同時對PEDV-S蛋白及PEDV病毒粒子的檢測閾值可分別低至8.1 fg/mL（重組PEDV-S蛋白）和100.14 TCID50/mL （PEDV病毒粒子），是迄今為止報道的PEDV抗原檢測方法所能達到的值。此外，由于該傳感器小巧便攜，可作為現場部署的芯片讀出器，以“sample in - answer out"的方式實現PEDV的快速有效檢測，為進一步在農場大規模現場監測傳染病提供了可能。