液晶这种介于固态晶体与液态之间的物质形态,正被研究用于新一代新冠检测技术。根据阿肯色大学和阿拉巴马大学科学家的最新发现,这种常用于电视屏幕和情绪戒指的材料,能在病毒载量极低的情况下(每毫升液体含2000个刺突蛋白副本)实现2分钟内的快速检测,准确率显著优于现有侧流检测技术。
该检测方案通过金属基底表面液晶分子排列状态的变化来实现检测信号转换。当SARS-CoV-2刺突蛋白与基底结合时,会触发液晶分子的级联重排效应。这种集体响应特性使微弱的生物信号能够被放大到肉眼可见水平,其检测灵敏度可达常规唾液样本中病毒含量的1/5(典型感染者唾液病毒载量为每毫升1万份以上)。
研究团队验证了检测系统的三个关键特性:
- 可逆性:引入抗刺突蛋白抗体后,液晶排列可恢复原始状态,突破了传统侧流检测单次使用的局限性;
- 特异性:仅对SARS-CoV-2刺突蛋白产生响应,对多种对照分子无交叉反应;
- 通用性:传感原理可扩展至化学战剂、神经毒剂、农药和甲醛等有害物质的检测,甚至能识别尚未明确结合机制的新型病原体。
通讯作者卡蒂克·纳亚尼副教授指出,这种"表面事件远程传导"特性是液晶材料的核心优势。该技术不仅有望开发出无需等待20分钟、结果直观可见的家用快速检测试剂,其传感原理还可构建多层级有害物质监测网络。相关研究成果已发表于《先进材料技术》期刊。
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