近期，本实验室艾斌研究员课题组在ACS Sensors上发表了题目为《利用表面增强拉曼散射和深度学习算法快速检测人鼻拭子新冠病毒》（Rapid Detection of SARS-CoV-2 RNA in Human Nasopharyngeal Specimens Using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy and Deep Learning Algorithms）的研究论文。美国佐治亚大学的Yanjun Yang博士和重庆大学的研究生李豪为共同第一作者，重庆大学艾斌研究员与美国佐治亚大学Yiping Zhao教授为共同通讯作者。

SARS-CoV-2大流行和COVID-19疾病导致全球医疗保健面临前所未有的负担，这促使研究人员要开发快速可靠的检测手段来辅助SARS-CoV-2的诊断。在众多的诊断策略中，基于逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）核酸检测成为了主流的技术，这种测定方法依赖于专业实验室，需要病毒RNA提取和专业的PCR技能，使得此项技术耗费大量时间和需要培养专业人才。最近，有一些可快速并准确进行RNA检测的生物传感方法得到了发展。其中，表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering, SERS）得到了显著的关注。然而基于SERS直接检测病毒RNA的SERS光谱非常相近，较难区分。为了解决这个问题，需要更高级的数据处理方法来区分和确定来自目标RNA/DNA的SERS光谱。

在此工作中，他们发展了一种SERS传感器，并结合深度学习（deep learning, DL）算法，实现了鼻拭子中SARS-CoV-2的快速检测。具体检测的流程如图所示。对待诊断人员进行鼻拭子采样，并至于灭活缓冲溶剂中。利用掠射角沉积技术可低成本、高效率的制备高可靠银纳米棒基底，并对此基底修饰DNA探针来捕获病毒RNA。将鼻拭子溶液滴入测试井中，在室温下静置20 min之后进行SERS光谱测试，经过智能算法识别，即可判定阳性或者阴性。

图1. 快速检测新冠病毒流程。

基于此种方法对72名人员进行了新冠病毒诊断，得到了98.6%的总准确率。对阳性患者预测的准确率为97.2%，对阴性人员的判定准确率为100%，表现了较高的可靠性。作为参考，其它常用的测试方法准确率为：快速抗原检测66% （BMJ 2020, 370, m2516）；呼吸检测，阳性91.2%，阴性99.3%（Nat. Biotechnol. 2022, 40, 990−993）；核酸检测~ 95%（J. Adv. Res. 2020, 26, 149−159）；试纸检测97.2%（Biosens. Bioelectron. 2022, 200, 113925）。

总之，艾斌研究员研究了一种快速且可靠的鼻拭子新冠病毒检测方法，整个测试过程在25 min之内，准确率在97%以上，测试设备便于携带，可以成为新冠肺炎诊断的一种强有力辅助手段。

该研究工作得到了国家自然科学基金，重庆市自然科学基金，中央高校基本科研业务费-基础前沿交叉项目等基金的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.2c02194