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核酸檢測是臨床診斷的主要確診方式之一。除了基因遺傳疾病，核酸檢測還可以用于診斷肺癌、鼻咽癌等癌癥以及病毒引發(fā)的傳染病等。核酸檢測通常依靠實時熒光定量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較為傳統(tǒng)的核酸檢測方法。

近年來，隨著納米技術的發(fā)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(yōu)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(fā)現(xiàn)，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(fā)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(xiàn)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(yè)分析儀器才能實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)核酸濃度的定量讀取。這一研究成果發(fā)表在《分析化學》雜質(zhì)上。

研究人員發(fā)現(xiàn)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(tài)。此時加入目標核酸，與單鏈DNA結(jié)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(jié)核分枝桿菌為檢測對象的實驗。實驗過程中，當結(jié)核分枝桿菌的DNA濃度增加的時候，體系的顏色會從紅色變?yōu)樗{紫色，而此時，在近紅外激光照射下，體系的溫度升高。經(jīng)過計算，研究人員發(fā)現(xiàn)DNA濃度在2-1200 nM之間時，溫度升高值與DNA濃度的對數(shù)呈線性關系。而且實驗結(jié)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(chǎn)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(xiàn)。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，核酸檢測不僅需要專業(yè)的儀器和實驗室，也需要專業(yè)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(xiàn)快速的現(xiàn)場檢測診斷，緩解醫(yī)療系統(tǒng)的壓力。甚至當這種技進一步發(fā)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

編輯點評：核酸是生物體內(nèi)的高分子化合物，其不僅是基本的遺傳物質(zhì)，而且在蛋白質(zhì)的生物合成上也占有重要的位置，因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現(xiàn)象中起決定性的作用。通過核酸的檢測，對腫瘤的發(fā)生，病毒的感染以及射線對人體的影響等都有重要的臨床意義，而本次研究簡便了核酸檢測的步驟，相信隨著研究的不斷進步，核酸檢測的效率能更上一層樓。

關鍵詞： 研究人員 納米材料 生物傳感器