一種新型功能化熒光傳感器可實時高靈敏度檢測腸道病毒RNA。這標志著更安全、更有效的病毒診斷邁出了重要一步。芬蘭于韋斯屈萊大學納米科學中心(NSC)的研究人員取得了一項重大突破,開發出一種創新的無標記比例熒光傳感器,能夠高靈敏度和高選擇性地檢測腸道病毒RNA。 基于功能化碳點(CD)和溴化乙錠(EB)的比例型熒光傳感器(Func傳感器)的工作原理圖。圖片來源:JussiToppari教授繪制 這一進展代表了病毒診斷領域的重大進步,并凸顯了跨學科合作在應對全球健康挑戰中的價值。 病毒持續對公眾健康構成嚴重威脅,正如近期的疫情大流行所見。早期發現和準確識別對于控制感染的傳播至關重要。傳統的診斷方法雖然有效,但它們往往無法提供有關病毒基因組釋放的詳細時空信息,從而限制了其在動態或早期檢測場景中的應用。 “這項跨學科的研究融合了生物學、化學和物理學的專業知識,標志著病毒檢測技術的重大進步。我們開發了一種增強型比率熒光傳感器,該傳感器使用探針(單鏈互補寡核苷酸片段)和溴化乙錠(EB)功能化的碳點(CD),用于檢測腸道病毒RNA。”于韋斯屈萊大學物理學教授JussiToppari說道。 熒光納米粒子已成為生物分析物傳感的有力工具,而碳點憑借其簡單的合成、優異的光穩定性、可調的光致發光、優異的水溶性、生物相容性以及用于配體結合的多種表面功能,在生物傳感領域處于領先地位。這些獨特的特性使碳點有望成為生物傳感領域的顛覆者。 “這種所謂的功能化傳感器(FuncSensor),其中CD被功能化,即與探針共價結合,明顯優于更傳統的非功能化傳感器(Non-FuncSensor),后者是CD、探針和EB的簡單混合物,”于韋斯屈萊大學博士研究員AmarRaj解釋道。 在這兩種傳感器中,目標DNA與探針雜交,增強了EB熒光,而CD熒光由于電子轉移而略有變化,從而實現比率檢測,并且具有超靈敏性。 博士后研究員AbhishekPathak表示:“非功能性傳感器對目標DNA的靈敏度較低,對真正的腸道病毒RNA樣本無效;而功能性傳感器對DNA和真正的病毒RNA的靈敏度更高,選擇性明顯提高。”他之前曾在于韋斯屈萊大學擔任博士后研究員。 Func傳感器的卓越性能歸功于共價功能化帶來的增強電荷轉移。 “我們的原理驗證研究強調了探針共價固定對于改善CD和EB之間電子轉移的重要性,從而提高了性能,并證明了Func傳感器在快速、實時和精確原位檢測病毒RNA的實際應用中的適用性,”于韋斯屈萊大學細胞和分子生物學教授VarpuMarjomäki說道。 尤其是研究表明Func傳感器可以在體外實時檢測衣殼中腸道病毒RNA的釋放。Marjomäki說:“這意味著Func傳感器可以用作一種新型病毒RNA傳感平臺,為檢測感染期間實時病毒RNA的出現提供了急需的可能性。” 這項突破性的研究引入了一種檢測病毒RNA的新方法,并為熒光團之間的電荷轉移機制提供了新的見解。基于這些發現,該團隊目前正致力于用更安全、細胞毒性更低、生物相容性更高的替代品取代具有潛在危險性的染料溴化乙錠,從而提高該系統的安全性和可靠性。 Pathak高興地表示:“這一改進將進一步提高體內病毒RNA檢測的安全性和有效性。” |
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