【儀表網 儀表產業】作為新冠病毒主要的檢測方式，核酸檢測隨著疫情的蔓延與大量的疫情科普已經成為廣為人知的疾病檢測方式。新冠病毒檢測依靠的是實時熒光定量PCR儀與相應的核酸檢測試劑盒。這種基于聚合酶鏈反應和核酸擴增技術的檢測方法也是傳統、常見的核酸檢測方法。
近年來，隨著納米技術的發展，納米材料也開始越來越多地應用于生命科學領域。在尋找優化PCR法的過程中研究人員也將目光投向了納米材料。研究發現，金納米粒子可以有效提高PCR體系的擴增效率，還能夠提高低拷貝病毒RNA基因的檢測靈敏度。因此金納米粒子被廣泛應用于核酸檢測中。除了加入PCR體系，研究者還利用金納米材料的表面等離子體共振效應研發出新型生物傳感器，應用于比色檢測法，不需要依賴核酸擴增技術就可以實現核酸檢測。
然而，即使有了金納米粒子的加入，核酸檢測依然存在很多問題。PCR法檢測過程繁瑣耗時，并且一種試劑盒只能針對同一種目標核酸進行檢測。生物傳感器則需要配合分光光度計、酶標儀等專業分析儀器才能實現定量檢測，成本很高，而且同樣很難做到即時檢測。
為了解決這問題，美國德克薩斯大學埃爾帕索分校的研究團隊利用金納米粒子聚集體作為光熱傳感器，開發了一種新的核酸檢測方法，只需要利用家中常見的溫度計，就可以實現核酸濃度的定量讀取。這一研究成果發表在《分析化學》雜質上。
研究人員發現在引入單鏈DNA后，未修飾的金納米粒子即使在較高的鹽濃度下也可以保持單分散的狀態。此時加入目標核酸，與單鏈DNA結合形成雙鏈DNA。金納米粒子在失去單鏈DNA的情況下就會逐漸形成聚集體。由于金納米粒子聚集體具有的光熱效應較強，因此在受到近紅外激光(808 nm)照射時溫度會迅速升高。
為了驗證這一原理，研究人員設計了以結核分枝桿菌為檢測對象的實驗。實驗過程中，當結核分枝桿菌的DNA濃度增加的時候，體系的顏色會從紅色變為藍紫色，而此時，在近紅外激光照射下，體系的溫度升高。經過計算，研究人員發現DNA濃度在2-1200 nM之間時，溫度升高值與DNA濃度的對數呈線性關系。而且實驗結果還表明這種檢測方法的檢測限低至0.28 nM，靈敏度是金納米材料生物傳感器比色檢測方法的10倍左右，而且利用相應的互補單鏈DNA，這種方法還可以用于腦膜炎、賈第蟲病多種疾病的DNA檢測。
這種新型檢測方法不需要核酸擴增，也不需要DNA與傳感器探針標記就可以產生檢測需要的信號——溫度，而且溫度的讀取不需要復雜的儀器，只要已知簡單的溫度計就可以實現。不僅降低了檢測成本，也簡化了檢測過程，在即使檢測方面有著很大的應用潛力，也為核酸檢測的家庭化提供了可能。
目前，新冠病毒的核酸檢測不僅需要專業的儀器和實驗室，也需要專業的人員進行操作，很大程度上限制了檢測的效率。如果這種新型檢測方法投入實用，也許就可以實現快速的現場檢測診斷，緩解醫療系統的壓力。甚至當這種技進一步發展，我們以后也許就可以在家利用溫度計給自己做一個核酸檢測。
資料來源：X-MOL
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