石英晶体微天平QCM技术应用于病毒检测

       病毒由蛋白质外壳，外壳所包住的核酸（DNA或RNA）、脂类及其它微量组分构成。近年来，一些研究者发现，当某些受体与病毒的DNA或表面蛋白在石英晶片表面选择性结合时，结合过程的微小质量变化将引起晶片共振频率变化，而QCM仪器具有高度灵敏的特性，可以监测到这样的频率变化，进而对病毒进行选择性识别或定量分析。

       常用的受体涉及合成抗体、天然抗体、DNA、核酸适体、生物大分子（如蛋白质）等，Tai用分子印迹聚合物（合成抗体）作为受体，检测了登革热病毒（DENV），检测限达到1-10μg/L，与传统ELISA方法测得的结果具有很好的关联性，而且一个样品的分析时间只需20-30分钟；Yu et al.使用天然抗体作为受体，检测埃博拉病毒（EBOV），实时监测结合的过程共持续12分钟，几种不同EBOV包膜糖蛋白的检测限达到14或56nM，Z低可测质量11ng，与传统的ELISA方法得到的结果相当，测试过程非常快速，不像ELISA或表面等离子共振SPR方法需要几个小时。Adeel Afzal在其论文中对采用不同受体，使用QCM技术检测多种病毒做了很好的总结和分析。

       随着纳米材料研究的发展，基于其优异的性能，各种纳米材料如金属纳米粒子、碳纳米管、量子点等被广泛用于病毒检测。2018年，Mohamed将金纳米粒子结合QCM技术应用于登革热病毒（DENV）和埃博拉病毒（EBOV）的检测，纳米粒子材料放大了响应信号，DENV检测限达到1.6fM，而EBOV检测限达到了20fM。

       QCM技术无需标记，是一种快速、成本低、可靠、灵敏和专属性强的方法，非常适合临床诊断、临床即时检验（POC）或病毒的早期检测，它克服了传统方法交叉反应、假阳性等问题；另外，基于质量变化的QCM技术特别适合一些没有荧光活性或电传导性，很难用光学方法或电化学方法进行检测的病毒。鉴于其多方面的优势，这项技术不仅被用于病毒识别，还被用于微生物检测，如致病菌、酵母、HX细胞、疾病生物标志物等。

参考论文：

1)Gravimetric Viral Diagnostics: QCM Based Biosensors for Early Detection of Viruses. Chemosensors 2017, 5, 7, doi:10.3390   

2)Applications of gold nanoparticles in virus detection. Theranostics 2018, Vol. 8, Issue 7: 1985-2017, doi: 10.7150 

关于石英晶体微天平QCM

       当不断变化的电压施加在石英晶片上，晶片会发生震荡，其共振频率将随表面质量的变化而改变。石英晶体微天平高度灵敏，可以监测ng/cm²的表面质量变化。蛋白质分子吸附与结合、传感器表面修饰、生物膜增长、聚合物膜增长、离子嵌入与脱出、材料腐蚀等质量变化的界面过程，都可以通过QCM技术来测量。

       Gamry公司提供多种石英晶体微天平QCM产品，从较为基础的eQCM 10M，到可以测量耗散，获得多个倍频下信息的耗散型QCM-I系列产品。除了可以测量微小的ng/cm²质量变化；对于耗散型QCM-I，还可以进一步监测能量耗散，了解吸附、成膜等过程中厚度、质量的变化，实时追踪反应过程中的分子排列、结构变化，以及分析膜的粘弹性......

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