大連理工大學(xué)研究突破核酸檢測技術(shù)瓶頸
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】核酸是脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的總稱，是由許多核苷酸單體聚合成的生物大分子化合物，廣泛存在于所有動植物細胞、微生物體內(nèi)。核酸是所有已知生命形式必不可少的組成物質(zhì)，為生命的最基本物質(zhì)之一。同時，不同的核酸，其化學(xué)組成、核苷酸排列順序等不同。因此，核酸作為攜帶和傳遞生物信息的重要遺傳物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于病毒生物標志物的檢測。如新冠病毒感染人體之后，首先會在呼吸道系統(tǒng)中進行繁殖，因此可以通過檢測痰液、鼻咽拭子中的病毒核酸來確定是否被新冠病毒感染。
對核酸進行準確量化不僅為護理點的診斷和治療提供可靠依據(jù)，還可用于解決容易產(chǎn)生假陰性的傳染病細菌，是一種相當有用的檢測方法。由于核酸廣泛存在于所有真核生物、原核生物、病毒和噬菌體中，許多由病毒或細菌引起的感染和病癥可以通過核酸檢測來實現(xiàn)診斷。然而，傳統(tǒng)的檢測方法存在一定的局限性、較高的檢測復(fù)雜性和設(shè)備成本，因此，研發(fā)一種快速、靈敏的核酸檢測傳感平臺顯得尤為迫切和重要。
大連理工大學(xué)物理學(xué)院先進光學(xué)與光纖傳感技術(shù)團隊的彭偉教授和張揚副教授與中國計量大學(xué)合作，發(fā)展了一種基于傾斜光纖布拉格光柵(TFBG)的超靈敏核酸檢測系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)無標記光纖生化核酸傳感的極限，實現(xiàn)了從aM到pM的大動態(tài)檢測范圍，以及10^-18M最低檢測限，是目前報道的光纖核酸檢測傳感器中最低的檢測極限。
研究團隊發(fā)展了基于傾斜光纖布拉格光柵的超靈敏核酸檢測系統(tǒng)，相較于公認的克雷奇曼棱鏡等體棱鏡結(jié)構(gòu)，其具備更低成本、小型化及臨床快速檢測應(yīng)用的優(yōu)勢。在這一傳感系統(tǒng)中，TFBG發(fā)射的包層模式在光纖包層上的薄金涂層中誘導(dǎo)表面等離子體共振，實現(xiàn)了對核酸的超靈敏檢測和超低限的檢測能力。
這一突破性成果及其技術(shù)的成功應(yīng)用標志著在臨床診斷、醫(yī)藥研發(fā)以及疾病防控方面迎來了新的可能性。其超靈敏性和低檢測限將為早期病變的準確診斷提供有力支持，有望成為未來臨床實踐中的重要工具。此外，其小型化和臨床快速檢測應(yīng)用的特性將為迅速響應(yīng)傳染病爆發(fā)、提高檢測效率提供有力保障。
相關(guān)研究成果Rapid ultra-sensitive nucleic acid detection using plasmonic fiber-optic spectral combs and gold nanoparticle-tagged targets于近日發(fā)表在《Biosensors and Bioelectronics(生物傳感器與生物電子學(xué))》。
參考來源：中國科學(xué)報
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