辨識光學信號大幅縮短檢測時間創新微型磁珠技術 1秒揪出病原體

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-09-09

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加速檢測程序，有助提升診療效率。圖／網路

Dynabeads磁珠能與細菌病原體結合，減少檢測所需時間。圖／網路

水質、食品或血液檢測，往往需耗費大量時間。圖／網路

Dynabeads磁珠搭配拉曼光譜儀，可快速檢測病原體。圖／網路

編譯／韋士塔

依據檢測的目標不同，許多檢驗作業常需耗費大量時間，例如：血液檢測結果可能需要一天到一周才能出爐，水汙染或食品汙染的檢測也是如此。若能加快檢測流程，將有助爭取寶貴的時間，對疾病或汙染進行更有效的防治。

美國麻省理工學院（MIT）的工程師發現，被廣泛使用的Dynabeads微型磁珠具有特殊的光學特徵，可在各種測試快速檢測汙染，例如：食品中的沙門氏桿菌（salmonella）。這種細菌為人畜共通傳染病，易引起食物中毒；若能快速檢測出感染源，有助醫師選擇最適合的抗生素及治療方案。

MIT的研究團隊發現，使用光學技術，能更快速辨識Dynabeads微型磁珠是否與特定的分子（例如病原體）結合。Dynabeads被廣泛應用於生物、化學、物理領域，能夠塗上特定抗體，並混合到溶液，以吸附想要確認的病原體；然而，科學家須採取多項耗時的步驟，才能證實病原體的存在，以及是否與磁珠結合。

如今，MIT的團隊採用光學技術，依據特定分子的「拉曼特徵」（Raman signature），也就是分子散射光線的獨特方式，辨識目標分子的存在。研究團隊指出，Dynabeads微型磁珠的拉曼特徵非常強烈，容易檢測，有如螢光標籤。

以病原體為例，如果Dynabeads微型磁珠與病原體結合，透過拉曼光譜技術，不到1秒即可完成檢測。這項突破讓團隊備感振奮，也正致力開發可攜式的設備，未來可望廣泛部署，並快速檢測一系列病原體。

這項研究成果已發表於《拉曼光譜學期刊》（Journal of Raman Spectroscopy），研究報告的共同作者、哈佛-麻省理工醫療科技學院（HST）的研究生麥克唐娜（Marissa McDonald）表示：「醫師們尋求縮小感染源範圍，檢測食物、飲水中的病原體時，這項技術非常實用；我們希望，在資源有限的環境，這項技術能幫助擴展專業診斷的範圍。」

MIT機械工程系助理教授塔德絲（Loza Tadesse）也參與這項研究，她表示，在溶液尋找染病細胞及病原體非常耗時，「有點像大海撈針」；「病原體必須在受控環境，生長到足夠的數量，並對培養物進行染色，然後使用顯微鏡觀察，整個過程需要幾天到一周的時間，才能獲得可靠的結果」。

MIT團隊開發的新技術，讓使用Dynabeads微型磁珠檢測病原體的過程，更輕鬆簡便；塔德絲解釋，拉曼光譜技術有如病原體的指紋辨識系統，因為不同類型的細胞會以獨特的方式散射光線，掌握這些特徵，就能快速識別。

治療疾病時，時效是相當重要的一環；傳統的實驗室測試，往往無法快速檢測引發疾病的病原體，但以光學技術結合微型磁珠，1秒內即可辦別；研究團隊下一個目標，是以這項技術為基礎，開發更便於攜帶、輕巧的檢測裝置。

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