(资料图片仅供参考)

核酸检测是临床诊断的主要确诊方式之一。除了基因遗传疾病，核酸检测还可以用于诊断肺癌、鼻咽癌等癌症以及病毒引发的传染病等。核酸检测通常依靠实时荧光定量PCR仪与相应的核酸检测试剂盒，这种基于聚合酶链反应和核酸扩增技术的检测方法也是较为传统的核酸检测方法。

近年来，随着纳米技术的发展，纳米材料也开始越来越多地应用于生命科学领域。在寻找优化PCR法的过程中研究人员也将目光投向了纳米材料。研究发现，金纳米粒子可以有效提高PCR体系的扩增效率，还能够提高低拷贝病毒RNA基因的检测灵敏度。因此金纳米粒子被广泛应用于核酸检测中。除了加入PCR体系，研究者还利用金纳米材料的表面等离子体共振效应研发出新型生物传感器，应用于比色检测法，不需要依赖核酸扩增技术就可以实现核酸检测。

然而，即使有了金纳米粒子的加入，核酸检测依然存在很多问题。PCR法检测过程繁琐耗时，并且一种试剂盒只能针对同一种目标核酸进行检测。生物传感器则需要配合分光光度计、酶标仪等专业分析仪器才能实现定量检测，成本很高，而且同样很难做到即时检测。

为了解决这问题，美国德克萨斯大学埃尔帕索分校的研究团队利用金纳米粒子聚集体作为光热传感器，开发了一种新的核酸检测方法，只需要利用家中常见的温度计，就可以实现核酸浓度的定量读取。这一研究成果发表在《分析化学》杂质上。

研究人员发现在引入单链DNA后，未修饰的金纳米粒子即使在较高的盐浓度下也可以保持单分散的状态。此时加入目标核酸，与单链DNA结合形成双链DNA。金纳米粒子在失去单链DNA的情况下就会逐渐形成聚集体。由于金纳米粒子聚集体具有的光热效应较强，因此在受到近红外激光(808 nm)照射时温度会迅速升高。

为了验证这一原理，研究人员设计了以结核分枝杆菌为检测对象的实验。实验过程中，当结核分枝杆菌的DNA浓度增加的时候，体系的颜色会从红色变为蓝紫色，而此时，在近红外激光照射下，体系的温度升高。经过计算，研究人员发现DNA浓度在2-1200 nM之间时，温度升高值与DNA浓度的对数呈线性关系。而且实验结果还表明这种检测方法的检测限低至0.28 nM，灵敏度是金纳米材料生物传感器比色检测方法的10倍左右，而且利用相应的互补单链DNA，这种方法还可以用于脑膜炎、贾第虫病多种疾病的DNA检测。

这种新型检测方法不需要核酸扩增，也不需要DNA与传感器探针标记就可以产生检测需要的信号——温度，而且温度的读取不需要复杂的仪器，只要已知简单的温度计就可以实现。不仅降低了检测成本，也简化了检测过程，在即使检测方面有着很大的应用潜力，也为核酸检测的家庭化提供了可能。

目前，核酸检测不仅需要专业的仪器和实验室，也需要专业的人员进行操作，很大程度上限制了检测的效率。如果这种新型检测方法投入实用，也许就可以实现快速的现场检测诊断，缓解医疗系统的压力。甚至当这种技进一步发展，我们以后也许就可以在家利用温度计给自己做一个核酸检测。

资料来源：X-MOL

编辑点评：核酸是生物体内的高分子化合物，其不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占有重要的位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。通过核酸的检测，对肿瘤的发生，病毒的感染以及射线对人体的影响等都有重要的临床意义，而本次研究简便了核酸检测的步骤，相信随着研究的不断进步，核酸检测的效率能更上一层楼。

关键词： 研究人员 纳米材料 生物传感器