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ACS Sensors：山大鄧偉僑團(tuán)隊(duì)在新冠檢測(cè)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
來源：山東大學(xué) 2022-11-03
導(dǎo)讀：近日，前沿交叉科學(xué)青島研究院鄧偉僑教授團(tuán)隊(duì)在新冠檢測(cè)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，開發(fā)了一款基于鎳單原子材料的一氧化氮（NO）傳感器用于新冠肺炎初篩，以"Ultrasensitive NO Sensor Based on a Nickel Single-Atom Electrocatalyst for Preliminary Screening of COVID-19"為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊ACS Sensors(中科院1區(qū),Top期刊,IF = 9.62)上，并被選為封面論文(Supplementary Cover)。
研究快速、經(jīng)濟(jì)的新冠肺炎初步篩查方法有助于控制新冠肺炎的大流行。基于此，鄧偉僑教授團(tuán)隊(duì)與華中科技大學(xué)附屬梨園醫(yī)院馬靜主任團(tuán)隊(duì)展開了合作，發(fā)現(xiàn)了人體呼氣NO濃度在新冠患者與健康人群當(dāng)中存在明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是該差異不足以直接區(qū)分新冠患者和健康人群。為此，研究團(tuán)隊(duì)基于呼氣NO濃度以及基本人體特征如身高、體重、年齡等建立了新冠患者及健康人群的機(jī)器學(xué)習(xí)分類模型。該模型具有較高精度，可達(dá)到陽性檢出率91.7%，陰性檢出率95.7%，證明了呼氣測(cè)試初篩新冠患者的可行性。然而，目前市售的呼出氣NO檢測(cè)儀體積大，應(yīng)用場(chǎng)景要求高且采購(gòu)成本高。因此，開發(fā)出一種便攜性、低成本、快速初篩新冠肺炎的檢測(cè)工具就尤為重要。檢測(cè)工具的核心在于氣敏材料。研究團(tuán)隊(duì)首先通過材料設(shè)計(jì)方法，對(duì)人體呼出氣NO電催化氧化材料進(jìn)行了理論篩選，得出鎳基Salen結(jié)構(gòu)單原子材料具備最佳的氣敏活性，接著在實(shí)驗(yàn)上成功實(shí)現(xiàn)了批量鎳單原子氣敏材料的制備。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)結(jié)合絲網(wǎng)印刷技術(shù)，將該材料成功印刷到電極上，每片電極成本極低，可成功檢測(cè)0.3~180ppb濃度的NO，覆蓋了人體呼氣NO濃度范圍。另外，團(tuán)隊(duì)借助便攜式電化學(xué)U盤，實(shí)現(xiàn)了便攜式檢測(cè)的效果。目前，核酸檢測(cè)依然是新冠肺炎檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，其陽性檢出率可達(dá)99%，陰性檢出率可達(dá)97%，檢測(cè)時(shí)間大約需要90min/人次。相比于核酸檢測(cè)，本工作開發(fā)的微型便攜傳感器雖然檢出率相對(duì)較低，但具有成本低、制作工藝簡(jiǎn)單、采樣舒適（吹氣測(cè)試）且檢測(cè)時(shí)間短（3分鐘）等優(yōu)點(diǎn)。因此，該微型便攜傳感器可用于個(gè)體日常檢測(cè)，以初篩潛在新冠患者，為疫情防控提供一條新思路。前沿交叉科學(xué)青島研究院博士研究生周威、譚怡和華中科技大學(xué)附屬梨園醫(yī)院的馬靜主任為共同第一作者。山東大學(xué)博士后楊麗和鄧偉僑教授為論文的共同通訊作者，山東大學(xué)為第一通訊單位。本研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和山東大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目的資助。參考資料：https://www.view.sdu.edu.cn/info/1021/171281.htm
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