本报讯 在美国持续蔓延的高致病性H5N1禽流感，对奶牛和家禽养殖场构成了严重威胁，农民和公共卫生专家迫切需要实时监测感染情况的新方法。近日，美国华盛顿大学圣路易斯分校教授Rajan Chakrabarty带领团队，改进了电化学电容生物传感器的检测速度和灵敏度，成功研发出能监测H5N1气溶胶颗粒的禽流感传感器。相关研究成果发表于《Acs 传感器》。

“这是首款能够检测空气中病毒和细菌颗粒的生物传感器。”Chakrabarty说，传统检测方法使用耗时较长的聚合酶链式反应（PCR）DNA检测技术，需要至少10小时，根本无法有效遏制疫情传播。新型生物传感器则可以在5分钟内完成检测，同时保留微生物样本以供进一步分析，并能显示农场的病原体浓度范围，为立即采取行动提供了可能。

当研究团队启动该项目时，H5N1还仅限于接触传播阶段。“随着研究的推进，病毒也在发生变异。此次流行的毒株与以往的存在显著差异。”Chakrabarty说。过去一年，禽流感病毒已发生危险变异——可通过空气颗粒传播给哺乳动物，包括人类。该病毒已被证实可造成猫科动物死亡，并至少导致一例人类死亡病例。美国农业部动植物卫生检验局（APHIS）最新数据显示，美国4个州至少新增35例奶牛感染病例，其中大部分集中在加利福尼亚州。

当前防控措施包括生物安全隔离、场地消毒和设备灭菌，以及限制动物接触等防护控制，必要时将进行大规模扑杀。美国农业部近期有条件批准了禽流感疫苗，有望为禽类养殖场提供更多保护。

这款生物传感器是一台台式打印机大小的集成式病原体采样检测装置，可部署在禽畜舍通风口。其核心技术源自采集新冠病毒气溶胶的“湿式旋风生物气溶胶采样器”——含有病原体的空气高速进入采样器后，与壁面液体形成表面涡旋，从而捕获病毒气溶胶。该装置中有一个自动泵送系统，每5分钟便将样本液体输送至生物传感器进行检测。

该生物传感器的一大优势是非破坏性，样本检测后仍可保存用于传统PCR分析。此外，整套系统可全自动运行，无须生化专业知识即可操作，且采用经济易得的材料制造，支持大规模生产。

更值得关注的是，该生物传感器具备检测多种病原体的扩展潜力。Chakrabarty透露：“虽然当前版本针对H5N1研发，但经过调整可检测其他流感病毒株（如H1N1）、新冠病毒以及大肠杆菌、假单胞菌等，相关验证数据已体现在论文中。”（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1021/acssensors.4c03087