如何檢測口罩上的病毒物質(zhì)?。?/h1>

日期：2024-09-20 07:30

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摘要： 自從疫情以來，口罩成了我們必須佩戴的防疫工具。沒有口罩，大部分的設(shè)施會(huì)拒絕你的出入，你會(huì)發(fā)現(xiàn)口罩已經(jīng)成了生活中不可缺少內(nèi)容。 在所有防疫措施中，在個(gè)人防護(hù)方面，口罩的作用不容否認(rèn)，但除此之外，口罩或許還具有一種“隱藏價(jià)值"。 由于口罩上附著了環(huán)境顆粒和呼吸道氣溶膠，因而其可能適用于早期感染檢測。為驗(yàn)證這一假設(shè)，烏爾姆大學(xué)的科研人員(Schorer等人)就一次性口罩的直接取樣方法進(jìn)行了試驗(yàn)。 口罩——不只是個(gè)人防護(hù)工具 由于紅外光譜技術(shù)擁有不具有破壞性...

自從疫情以來，口罩成了我們必須佩戴的防疫工具。沒有口罩，大部分的設(shè)施會(huì)拒絕你的出入，你會(huì)發(fā)現(xiàn)口罩已經(jīng)成了生活中不可缺少內(nèi)容。

在所有防疫措施中，在個(gè)人防護(hù)方面，口罩的作用不容否認(rèn)，但除此之外，口罩或許還具有一種“隱藏價(jià)值"。

 

由于口罩上附著了環(huán)境顆粒和呼吸道氣溶膠，因而其可能適用于早期感染檢測。為驗(yàn)證這一假設(shè)，烏爾姆大學(xué)的科研人員(Schorer等人)就一次性口罩的直接取樣方法進(jìn)行了試驗(yàn)。

 

口罩——不只是個(gè)人防護(hù)工具

 

由于紅外光譜技術(shù)擁有不具有破壞性、快速高效且具有成本效益的特點(diǎn)，因此該技術(shù)尤其適用于這項(xiàng)研究。此外，該技術(shù)還能夠可靠地提供相關(guān)大量有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)的分子信息。

對(duì)于這個(gè)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)人員選擇了使用了一種將衰減全反射紅外光譜(ATR)及數(shù)據(jù)分析與多元統(tǒng)計(jì)算法相結(jié)合的試驗(yàn)方法。

首先，實(shí)驗(yàn)人員在口罩上噴灑水、蛋白質(zhì)(BSA)和病毒樣顆粒(VLP)。然后，待口罩干燥后，使用配備單次反射ATR附件的布魯克ALPHA II對(duì)其進(jìn)行檢測(圖1)。

 

圖1: 實(shí)驗(yàn)裝置(Schorer等人，2022年)

 

通過FT-IR與多元統(tǒng)計(jì)算法結(jié)合，對(duì)各個(gè)成分的光譜信號(hào)進(jìn)行了分類。創(chuàng)建了一套具體模型，以演示鑒定和區(qū)分過程(圖2)。

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圖2：使用ALPHA II采集的紅外光譜圖(左圖)和PLS模型(右圖)(Schorer等人，2022年)

 

該模型(圖2)明確反映了這兩類物質(zhì)(BSA和VLP)之間的差異。這表明，即使基于極小的光譜差異，也能實(shí)現(xiàn)病毒檢測及潛在鑒別。通過這項(xiàng)研究，Schorer等人為病毒檢測引入了一套新工具。

什么是紅外光譜（FTIR）？

    當(dāng)一束具有連續(xù)波長的紅外光通過物質(zhì)，物質(zhì)分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和紅外光的頻率一樣時(shí)，分子就吸收能量由原來的基態(tài)振(轉(zhuǎn))動(dòng)能級(jí)躍遷到能量較高的振(轉(zhuǎn))動(dòng)能級(jí)，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，該處波長的光就被物質(zhì)吸收。

 

所以，紅外光譜法實(shí)質(zhì)上是一種根據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對(duì)振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)等信息來確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和鑒別化合物的分析方法。將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄下來，就得到紅外光譜圖。

 

 

主要優(yōu)勢有哪些?

    與其他方法相比，這種新方法具有以下重要優(yōu)勢：?無需耗時(shí)的樣品制備?不會(huì)產(chǎn)生大量浪費(fèi)?操作人員不必經(jīng)過專門培訓(xùn)?*重要的是：無需進(jìn)行令人難受的鼻咽拭子采集Schorer等人提到了這種新FT-IR方法的多個(gè)潛在用例，其中，醫(yī)療衛(wèi)生部門可能是一個(gè)主要的受益者。

 

目前，醫(yī)院及療養(yǎng)院的醫(yī)護(hù)人員的工作已極度飽和。在新冠疫情期間以及常見呼吸道**多發(fā)季節(jié)，這種方法或許能有效地緩解其工作壓力。雖然布魯克與Schorer等人的這項(xiàng)研究對(duì)于新型冠狀病毒的檢測并無任何關(guān)聯(lián)，但我們認(rèn)為其研究方法頗有價(jià)值。因此，我們希望與我們的用戶予以分享，以便了解ALPHA II在其中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

關(guān)于ALPHA II的作用

    在任何類型的模型創(chuàng)建中，都有一條默認(rèn)的規(guī)律：模型的質(zhì)量至多與其源數(shù)據(jù)齊平。

一般而言，研究人員很少去評(píng)判其FT-IR儀器的光譜性能。然而，布魯克光譜儀的可靠性和光譜精度已在眾多實(shí)踐中得到證明。

 

在此情況下，因?yàn)橐M(jìn)行主成分分析和建立PLS模型，就需要使用*高精度的原始數(shù)據(jù)。在此方面，ALPHA II能帶來出色的基線穩(wěn)定性和x軸校正效果(圖3)。

 

圖3：ALPHA II基線重復(fù)性與標(biāo)準(zhǔn)FT-IR光譜儀的基線重復(fù)性相比較(TR，4 cm-1，20秒測試)

 

堅(jiān)固耐用的譜儀、簡單的備樣、舒適的用戶操作界面等等有利因素讓即便是沒有操作經(jīng)驗(yàn)的用戶也可以輕松快速掌握實(shí)驗(yàn)技能。布魯克紅外光譜儀讓整個(gè)測量分析流程耗時(shí)不超過十分鐘，非常適合大批量的分析任務(wù)。

 

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