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利用微流体电化学定量环介导等温扩增技术检测病原体
发布时间：
2017-06-27 11:30
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利用微流体电化学定量环介导等温扩增技术检测病原体
人们能够比较好地检测病原体,但是这通常需要复杂的实验室技术.有时,人们需要更快地获得结果,或者附近没有实验室时,这时往往遭遇困难.因此,人们迫切需要一种便携式的快速检测方法以便确保在更广的浓度范围内能够提供高灵敏度的、可靠的、定量的和有效的测量结果.
根据2012年4月4日发表在Angewandte Chemie期刊上的一篇论文,美国研究人员如今开发出一种基于芯片实验室(lab-on-chip)技术的新方法,并利用这种方法测量病原体的遗传物质从而检测它们.该方法特别灵敏,因为它能够在不到一个小时内检测最少至16个沙门氏菌DNA拷贝.
自从科学家将聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)引入医疗诊断时,对很多病原体的检测就变得特别可靠和灵敏,而且PCR也已成为检测遗传物质重复性的主要方法.然而,PCR需要花费大量仪器和时间,涉及到体型庞大的设备,精确维持的温度循环和逐次加入试剂.所有这些就要求操作者具有一定的专业知识.
美国加州大学圣芭芭拉分校研究人员Kuangwen Hsieh和H. Tom Soh领导的一个研究小组选择一种更新的PCR替代性技术,即环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification).这种方法非常快速和灵敏,而且对特定病原体选择性也比较好.加入试剂后,它不需要进行温度循环.研究小组将环介导等温扩增与利用一种微流体芯片进行的电化学检测结合起来而制造出微流体电化学定量环介导等温扩增技术。
在微小芯片室中,酶扩增样品中包含的DNA拷贝.6个不同的引物,结合到靶DNA的单链片段作为这些酶进行延伸反应的起始序列,就可进行靶DNA扩增.一种嵌入DNA链中的染料,亚甲基蓝(methylene blue),作为电化学检测试剂.起初,大多数亚甲基蓝分子在溶液中处于自由状态,与安置于芯片室中的电极相接触.当加入一个循环电压时,电极与亚甲基蓝之间产生的氧化还原反应产生电流.扩增出的DNA拷贝越多,就有更多的亚甲基蓝嵌入到DNA链中,就使得它们更少地与电极接触,因而导致电流下降.当样品中含有的病原体DNA链越多时,下降的速度也就越快.通过非常准确地测量电流信号处于最大时的时刻,研究人员就可以利用它来对病原体浓度进行定量.
未来的芯片可能还容纳多个芯片室以便同时检测不同的病原体,然后这种芯片就可能被人们作为原型以便开发出更加有效和快速的测试方法，这样就可以将之用于即时诊断、食品安全检测、环境监测和抵抗生物武器.
参照阅读:
Everything flows in rapid diagnostic tests
参照期刊:
Rapid, Sensitive, and Quantitative Detection of Pathogenic DNA at the Point of Care through Microfluidic Electrochemical Quantitative Loop-Mediated Isothermal Amplification, Neuron, DOI:10.1002/anie.201109115
本文转自：http://www.51atgc.com/xingyezixun/yiyaozixun/2012-04-15/12461.html
