病毒不容易表征。但我们需要这样做，因为能够快速预测病毒的表面电荷为疫苗纯化以及针对眼部疾病和肌肉营养不良的基因治疗提供了新的可能性。

密歇根理工大学健康研究所所长Caryn Heldt通过美国国家科学基金会的教师早期职业发展(CAREER)计划研究了病毒表面化学。她的最新论文发表在Langmuir上，着重于利用表面电荷确定病毒的等电点，这是表征病毒的常用方法。

创新之处在于，她使用单粒子方法来代替批量表征。

赫尔德说：“因此，我们有大量的方法可以将病毒放入溶液中，然后对溶液进行鉴定。”霍尔德说，他也是詹姆斯·罗纳·麦克(James and Lorna Mack)生物工程学系主任兼化学工程学副教授。“但是，如果您的病毒没有被完全纯化(这也很难做到)，那么您对批量解决方案的表征就意味着您正在对该解决方案中的所有特征进行表征。”

为了提高此表征的准确性，Heldt建​​议使用原子力显微镜(AFM)的单粒子方法。可以测量AFM探针与粘性病毒表面之间的粘附力-这称为化学力显微镜(CFM)。

赫尔特说：“病毒是这些复杂的分子，它们具有许多不同的化学性质。”他补充说，作为一个大而复杂的分子，当所有负电荷和正电荷平衡时，病毒就达到了等电点。“在特定的pH下，病毒具有中性电荷。因此，如果我们希望病毒具有正电荷，则可以将pH置于等电点以下，反之亦然。”

这意味着Heldt的团队可以使AFM探针为正或负，然后在不同pH值下扫描溶液以确定病毒的等电点。为了验证该方法是否有效，研究小组使用了两种病毒：无包膜的猪副病毒(PPV)，其具有等电点已被证明;以及包膜的牛病毒性腹泻病毒(BVDV)，其没有已知的等电点。方法相配。

赫尔德说：“因此，现在我们可以尝试仅使用少量病毒来预测色谱条件。”他解释说，色谱使用表面电荷来确定医学测试或疫苗纯化中是否存在病毒。“此外，我们有初步数据显示，这可能有助于制造可被修饰并用于靶向特定基因的病毒，以帮助治疗肌营养不良症和某些视网膜疾病。”

在色谱法和基因疗法这两种情况下，少即是多。在身体或疫苗中，不需要花费太多病毒即可造成破坏。单粒子方法可以用较小的样本提供更多答案。对于基因治疗，使用一堆可以使人体免疫系统抵抗的非活性病毒衣壳不是理想的治疗方法。CFM可以更容易地从活性衣壳中识别出无活性，然后可以对其进行纯化以进行更有效的治疗。

作为一名生物医学工程师，赫尔德(Heldt)热衷于桥接病毒化学及其应用的基本知识。通过完善病毒的表征，单粒子方法可以简化包括疫苗生产和基因疗法生产在内的多种医学过程。