隨著食品安全、傳染病、心血管疾病和腫瘤診斷需求的不斷提升以及“互聯網+”的快速成長,簡便快速、小型化、高靈敏度的Point of Care Testing (POCT)受到了公眾的廣泛關注。盡管POCT行業和技術發展迅速,上世紀70年代發展起來的免疫試紙條仍然是技術最為成熟,應用最為廣泛POCT檢測產品,在疾病診斷、食品安全、動植物疫病、環境污染等領域有廣泛應用。但是目前免疫試紙條普遍存在靈敏度低、檢測靶標單一的問題,因此主要用于蛋白分子的檢測,較難滿足核酸快速檢測的高通量需求。
最近,東南大學生物電子學國家重點實驗室趙祥偉教授課題組利用表面增強拉曼散射(SERS)編碼納米標簽結合DNA微陣列在一個試紙條上實現了11種呼吸道感染(RTI)病原體DNA的快速高靈敏度檢測,相關研究成果于2019年6月7日在線發表于《Theranostics》雜志。該研究將亞甲基藍(MB)和尼爾藍(NBA)染料分子封裝在銀核金殼間隙制得的兩種SERS編碼納米標簽(AgMB@Au和AgNBA@Au)分別與RTI病原體DNA檢測探針偶聯用于金標墊包被,然后在常用試紙條硝酸纖維素(NC)膜上構建2×3的檢測點微陣列,每個檢測點固定2種病原體DNA捕獲探針。反應后,通過采和解碼檢測點的拉曼信號即可實現對11種RTI病原體DNA的定量檢測,檢測時間僅20min。得益于NC膜的多孔結構和SERS納米標簽的超高靈敏度,這種方法對RTI病原體核酸的最低檢測限(LOD)低于0.041 pM,檢測的線性范圍分別為1 pM-50 nM,覆蓋了5個數量級,有望大大促進RTI的快速篩查,提高臨床的診療效率。
市場常用NC試紙條寬度在3mm左右,且為多孔結構,高密度微陣列制備難度較大。該方法通過SERS編碼納米標簽實現了一個檢測點上多個DNA靶標序列的同時檢測,有效降低了微陣列密度,解決了試紙條核酸檢測的低通量問題,從而創新性的結合了試紙條、DNA微陣列以及SERS編碼納米標簽的優勢,具有成本低、通量高、速度快等優點,為試紙條的高通量快速核酸檢測提供了新的解決方案。
該研究是趙祥偉教授課題組前期研究工作(Biosensorsand Bioelectronics, 2018, 106: 204-211, Sensors& Actuators: B. Chemical, 2018, 277: 502-509)的進一步拓展,得到了國家自然科學基金和國家重點研發計劃等項目的支持。這種高通量檢測試紙條為POCT提供了新的思路,在疾病診斷、檢驗檢疫和環境檢測等領域具有廣泛的應用前景。
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原文標題:東南大學就快速高通量核酸檢測試紙條研究取得新進展
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