新民晚报讯(记者 张炯强)从采集到结果公布,最快需要2小时,这是目前通用的新冠病毒核酸检测需要的时间。日前,复旦大学高分子科学系魏大程团队研发出一种新型检测方法,只需4分钟,核酸检测就能出结果。未来核酸检测,即测即走或将成为可能。
从2小时到4分钟,这一研究是如何实现时间的飞跃?基本原理、未来应用如何?
“您好,请出示48小时核酸检测证明。”疫情期,往返城市间,这是我们听到最多的话。从鼻咽拭子采样结束到可以在手机上查看核酸报告,至少需要等待2-4小时。大部分人出行前都要提前预留一天,或者提前半天进行核酸检测。魏大程团队则研发一种新型传感器,通过微电子技术分析拭子中的遗传物质,可以在4分钟的时间内检测到新冠病毒核酸。除检测速度快之外,还具有灵敏度高、操作简单、便于携带特点。
基于逆转录聚合酶链反应(下文简称:qRT-PCR)核酸检测是筛查新冠阳性患者的“金标准”。作为一种用于放大扩增特定的脱氧核糖核酸(下文简称:DNA)片段的分子生物学技术,它最大的特点是能将微量的DNA数量大幅增加。但qRT-PCR的预处理和扩增过程增加了检测时间,需要2–4小时,检测过程也需要熟练的技术人员、特定的实验室和设备。
基于此,魏大程团队提出了分子机电系统(MolEMS),这是一种DNA分子自组装而成,通过外电场驱动,能精准调控分子识别和信号转化过程的微型装置。简单而言,其工作原理就是将通过识别和转化,将检测中的化学信号转变为电信号。
运用新方法,通过传统的鼻咽拭子采集样本后,样本中新冠病毒核酸的某一基因片段与组装到石墨烯场效应晶体管上的分子机电系统,会发生特异性作用,分子机电系统“抓”住病毒核酸, 外电场驱动柔性适配体悬臂发生运动,传感过程更加接近晶体管沟道,显著提升灵敏度。检测结果可直接从电学响应中读出,不需要复杂操作,在4分钟内就可以检测到新冠病毒。即,晶体管中有电信号反应,则样本呈新冠阳性。
现有的qRT-PCR检测通过加入探针和荧光化学物质,来检测病毒,要得到显著的荧光信号,1-2小时的分子扩增不可避免。而晶体管自身的信号放大的特点,省去了复制扩增的步骤,可以迅速识别,得到检测结果,实现检测时间的飞跃。
在测试新设备的实验中,团队测试了33个来自核酸检测呈阳性的新冠感染者的鼻咽拭子样本、23个来自发烧但核酸检测呈阴性的患者样本,以及来自健康志愿者的25个样本。结果显示,新设备与qRT-PCR检测结果一致。检测不但准确,而且还比传统核酸检测的速度快得多。
对研究成果最快多久能够进入临床落地,魏大程表示,研究处于理论验证阶段,走向产业化还有一段路,预计最快5年内能够落地。现阶段团队已与一些单位和企业积极开展交流合作。
除新冠病毒检测外,该技术还有可能对其他疾病进行快速的精确诊断,不再需要通常意义上,花费数小时或数天才能完成的目标物纯化、扩增或培养。魏大程介绍:“我们也在做一些其他生物标志物的研究,比如如何准确检测癌症标志物。”
举报/反馈

新民晚报

4102万获赞 192.8万粉丝
阅读上海的第一选择,你在上海的生活助手
新民晚报官方账号
关注
0
0
收藏
分享