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研究作者及机构
本研究的主要作者包括Akinrinade George Ayankojo、Roman Boroznjak、Jekaterina Reut、Andres Öpik和Vitali Syritski。他们均来自爱沙尼亚塔林理工大学的材料与环境技术系。该研究于2022年发表在《Sensors & Actuators: B. Chemical》期刊上。

学术背景
本研究的主要科学领域是生物传感器技术，特别是基于分子印迹聚合物（Molecularly Imprinted Polymer, MIP）的电化学传感器。由于新冠病毒（SARS-CoV-2）的持续传播，尤其是无症状感染者的存在，亟需一种简单、快速的诊断工具以实现早期检测和隔离。尽管实时聚合酶链反应（RT-PCR）是目前的主要诊断手段，但其耗时长、成本高且需要专业人员操作，限制了其在快速筛查中的应用。因此，开发一种基于抗原检测的快速诊断工具具有重要意义。本研究的目标是开发一种基于MIP的电化学传感器，用于定量检测SARS-CoV-2的刺突蛋白（Spike Protein）S1亚基（ncovS1），以提供一种快速、灵敏的早期诊断方法。

研究流程
研究流程包括以下几个主要步骤：
1. 传感器制备
研究人员采用表面印迹策略，在薄金膜电极（Au-TFME）上制备了ncovS1-MIP膜。首先，通过臭氧清洁电极，随后用4-氨基硫酚（4-ATP）修饰电极表面，形成单层分子。接着，通过共价连接剂DTSSP将ncovS1固定在电极上。随后，通过电化学聚合在电极表面沉积聚（3-氨基苯硼酸）（PAPBA），形成MIP膜。最后，通过二硫苏糖醇（DTT）和乙酸处理，去除模板蛋白，生成具有特异性结合位点的MIP膜。
2. 传感器性能评估
研究人员通过方波伏安法（Square Wave Voltammetry, SWV）评估传感器的性能。使用含有氧化还原探针的溶液测量传感器的响应，并通过线性回归分析确定检测限（LOD）和定量限（LOQ）。传感器的选择性通过与其他蛋白质（如ncovNP、E2、IgG和HSA）的结合实验进行评估。
3. 临床样本测试
研究人员使用来自COVID-19患者的鼻咽拭子样本测试传感器的性能。样本经过稀释后，加入不同浓度的ncovS1，通过SWV测量传感器的响应，并与RT-PCR结果进行对比。
4. 便携式检测平台验证
研究人员验证了传感器与便携式电位计的兼容性，测试了其在现场检测中的潜力。

主要结果
1. 传感器性能
传感器在磷酸盐缓冲液（PBS）中的检测限为15 fm，在临床样本中的检测限为64 fm。传感器对ncovS1表现出高选择性，能够显著区分ncovS1与其他蛋白质。
2. 临床样本测试结果
传感器成功检测了5例COVID-19阳性样本，其响应值与RT-PCR结果一致。阴性样本的响应值均低于检测限，验证了传感器的准确性。
3. 便携式检测平台验证
传感器与便携式电位计结合后，能够在现场快速检测ncovS1，展示了其作为即时检测平台的潜力。

结论
本研究成功开发了一种基于MIP的电化学传感器，用于快速、灵敏地检测SARS-CoV-2刺突蛋白S1亚基。传感器在PBS和临床样本中均表现出优异的性能，检测限低至15 fm和64 fm。其高选择性和便携性使其成为一种有潜力的COVID-19早期诊断工具。此外，传感器的制备方法具有通用性，可应用于其他病毒蛋白的检测。

研究亮点
1. 高灵敏度和选择性
传感器对ncovS1的检测限低至飞摩尔级别，且能够显著区分ncovS1与其他蛋白质。
2. 快速检测
传感器的总检测时间约为20分钟，与现有的抗原检测方法相当。
3. 便携性
传感器与便携式电位计兼容，适用于现场快速检测。
4. 通用性
基于共价印迹的MIP制备方法可推广至其他病毒蛋白的检测。

其他有价值的内容
研究人员还探讨了传感器对SARS-CoV-2不同变异株刺突蛋白的识别能力，发现其对原始毒株的识别能力显著高于变异株。这一发现为进一步研究提供了方向，未来可通过优化MIP设计提高其对变异株的识别能力。

以上是本研究的详细报告，涵盖了背景、流程、结果、结论及亮点，旨在为其他研究者提供全面的参考。