大連理工大學研究突破核酸檢測技術瓶頸
【化工儀器網 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。核酸是所有已知生命形式必不可少的組成物質，為生命的最基本物質之一。同時，不同的核酸，其化學組成、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，廣泛應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，還可用于解決容易產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診斷。然而，傳統的檢測方法存在一定的局限性、較高的檢測復雜性和設備成本，因此，研發一種快速、靈敏的核酸檢測傳感平臺顯得尤為迫切和重要。
大連理工大學物理學院先進光學與光纖傳感技術團隊的彭偉教授和張揚副教授與中國計量大學合作，發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，突破了傳統無標記光纖生化核酸傳感的極限，實現了從aM到pM的大動態檢測范圍，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。
研究團隊發展了基于傾斜光纖布拉格光柵的超靈敏核酸檢測系統，相較于公認的克雷奇曼棱鏡等體棱鏡結構，其具備更低成本、小型化及臨床快速檢測應用的優勢。在這一傳感系統中，TFBG發射的包層模式在光纖包層上的薄金涂層中誘導表面等離子體共振，實現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的成功應用標志著在臨床診斷、醫藥研發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用的特性將為迅速響應傳染病爆發、提高檢測效率提供有力保障。
相關研究成果Rapid ultra-sensitive nucleic acid detection using plasmonic fiber-optic spectral combs and gold nanoparticle-tagged targets于近日發表在《Biosensors and Bioelectronics(生物傳感器與生物電子學)》。
參考來源：中國科學報
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