納米金剛石可在單分子水平檢出病毒

據最新一期《自然》雜志報道，英國倫敦大學學院的一項新研究發現，低成本納米金剛石的量子感應能力可提高紙質診斷測試的靈敏度，其靈敏度比廣泛使用金納米顆粒的測試高出5個數量級，有望更早檢測出諸如HIV之類的病毒性疾病。

紙質側向流動測試與妊娠測試的工作方式相同，將一條紙浸入液體樣本中，以顏色（或熒光信號）變化表示陽性結果及檢測到病毒蛋白或DNA，被廣泛用於檢測從HIV到新冠病毒等各種病毒，可實現快速診斷，不必在實驗室處理結果。

納米金剛石具有的更高靈敏度，可檢測到更低的病毒載量，這意味著可以在更早階段發現疾病，有望降低病毒傳播風險，採取及時有效治療。

金剛石具有高度的規則結構，有些具有一種稱為“氮空位（NV）中心”的缺陷。NV中心有許多潛在應用，從超靈敏成像的熒光生物標記到量子計算中的信息處理量子位。研究人員就是利用了納米金剛石的這種特性。

NV中心可發出明亮的熒光，以此表示抗原或其他靶分子信號的存在。過去，熒光標記受到來自樣品或試紙條的背景熒光的限制，很難檢測出低濃度病毒蛋白或DNA。但是，熒光納米金剛石的量子性質允許選擇性地調節其發光，因此可以使用微波場將信號固定在設定的頻率上，並且可以有效地將其與背景熒光分離，從而解決了這一限制。

光學結果表明，與金納米顆粒相比，納米金剛石的靈敏度提高了5個數量級（10萬倍），也就是說，生成可檢測信號所需的納米顆粒數量要少得多。通過一個短短的10分鐘恆溫擴增步驟，研究人員能夠在模型樣品中以單個分子的水平檢測艾滋病病毒RNA。

這項工作已在實驗室環境中進行了演示，但研究小組希望開發新的測試方法，以便可以使用智能手機或便攜式熒光讀取器讀取結果，從而使用戶更容易進行測試。