近日，前沿交叉科学青岛研究院邓伟侨教授团队在新冠检测领域取得了新进展，开发了一款基于镍单原子材料的一氧化氮（NO）传感器用于新冠肺炎初筛，以“Ultrasensitive NO Sensor Based on a Nickel Single-Atom Electrocatalyst for Preliminary Screening of COVID-19”为题发表在国际顶尖学术期刊ACS Sensors(中科院1区,Top期刊,IF = 9.62)上，并被选为封面论文(Supplementary Cover)。前沿交叉科学青岛研究院博士研究生周威、谭怡和华中科技大学附属梨园医院的马静主任为共同第一作者。山东大学博士后杨丽和邓伟侨教授为论文的共同通讯作者，山东大学为第一通讯单位。

发展快速、经济的初步筛查新冠肺炎的方法有助于控制新冠肺炎的大流行。基于此，邓伟侨教授团队与华中科技大学附属梨园医院马静主任团队展开了合作，发现了人体呼气NO浓度在新冠患者与健康人群当中存在明显的统计学差异，但是该差异不足以直接区分新冠患者和健康人群。为此，研究团队基于呼气NO浓度以及基本人体特征如身高、体重、年龄等建立了新冠患者及健康人群的机器学习分类模型。该模型具有较高精度，可达到阳性检出率91.7%，阴性检出率95.7%，证明了呼气测试初筛新冠患者的可行性。

然而，目前市售的呼出气NO检测仪体积大，应用场景要求高且采购成本高。因此，开发出一种便携性，低成本，快速初筛新冠肺炎的检测工具就显得尤为重要。检测工具的核心关键在于气敏材料。研究团队首先通过材料设计方法，对人体呼出气NO电催化氧化材料进行了理论筛选，得到镍基Salen结构单原子材料具备最佳的气敏活性。接着在实验上成功实现了批量镍单原子气敏材料的制备。同时，结合丝网印刷技术，将该材料成功印刷到电极上，每片电极成本极低，可成功检测0.3-180 ppb浓度的NO，覆盖了人体呼气NO浓度范围。借助便携式电化学U盘，实现了便携式检测的效果。

目前，核酸检测依然是新冠肺炎检测的金标准，其阳性检出率可达99%，阴性检出率可达97%，检测时间大约需要90min/人次。相比于核酸检测，本工作开发的微型便携传感器虽然检出率相对较低，但具有成本低、制作工艺简单、采样舒适（吹气测试）且检测时间短（3分钟）等优点。因此，该微型便携传感器可用于个体日常检测，以初筛潜在新冠患者，为疫情防控提供一条新思路。

本研究工作得到了国家重点研发计划项目和山东大学基本科研业务费专项资金项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.2c01597