我所提出基于功能化紙基比色傳感器的病毒檢測新策略

  近日,我所化學傳感器研究組(106組)馮亮研究員團隊與蛋白質折疊化學生物學創新特區研究組(02T5組)劉宇研究員團隊合作在病毒核酸快速檢測研究中取得新進展。團隊發展了一種低成本、快速和便攜式病毒檢測策略,該策略依賴蛋白功能化修飾的紙基對熒光信號的生物正交富集,輔以實驗室自制的微型DNA加熱裝置和手持熒光檢測儀,可以實現對病毒核酸陰陽性的快速區分。

  實時熒光定量PCR(qPCR)以及一些恒溫擴增檢測手段(RPA、LAMP等)在病毒檢測的準確性和靈敏度方面都具有無可比擬的優勢,然而,其操作高度依賴昂貴的分析儀器和訓練有素的工作人員,極大阻礙了在發展中國家以及資源有限地區的應用。紙基比色傳感器以其成本低廉,構建簡單,檢測快速等優勢引起研究者們的廣泛關注。

  本工作中,合作團隊提出一種基于功能化紙基比色傳感器的病毒檢測新策略,通過在紙基上修飾以TR512多肽為核心的融合蛋白,創新性的將TR512多肽與Texas red熒光團之間的生物正交化學反應,轉化為功能化紙基上的信號放大,并將該功能化紙基與自制的微型擴增加熱裝置和手持式熒光檢測儀相結合,實現了對預擴增核酸溶液的生物正交富集,提高了檢測靈敏度,極大縮短了檢測周期。團隊將該策略成功應用于不同的病毒核酸(HBV、ASFV、HPV16、HPV18等)陽性序列的檢測中,以及乙肝病毒核酸(HBV)實際樣品的檢測中。

  馮亮團隊長期致力于傳感器敏感膜的表界面調控及分析物分子的高效捕獲研究,在紙基傳感器快速檢測方面進行了深入探究并部分取得了產業化應用:通過靜電吸附作用固載顯色底物,在紙纖維表面形成敏感薄膜,基于酶介導過氧化氫顯色實現赭曲霉毒素的可視化檢測(Anal. Chem.,2022;Biosens. Bioelectron.,2021);通過化學交聯方式在紙纖維表面構建富含苯基的硅膠溶膠凝膠微孔通道,實現三氯殺螨醇農藥殘留的微量檢測(Food Chem.,2022);通過物理包埋方法在紙纖維表面包埋顯色劑形成三點紙基檢測陣列,實現自來水中Cu2+,Fe2+,Cl-的同時快速檢測(Sens. Actuators B: Chem.,2019)。

  相關研究成果以“A Novel Virus Detection Strategy Enabled by TR512-Peptide-Based Bioorthogonal Capture and Enrichment of Preamplified Nucleic Acid”為題,發表在《分析化學》(Anal. Chem.)上。該工作的第一作者是106組博士研究生朱明珍。上述工作得到中科院科研裝備研制等項目的資助。(文/圖 朱明珍)

  文章鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c05315

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