智能温度计将分子检测转换为简单的温度测试

注：文末有本文作者科研思路分析

现场即时检测（POCT）具有快速、准确、便携等诸多特点，广泛应用于环境监测、食品安全和医疗诊断等领域。为了实现定量测量，人们往往需要使用一些便携式的测试仪器，如荧光仪等。然而，很少有检测设备既便宜又便携，并能在家庭和现场条件下使用。

最近，美国伊利诺伊大学香槟分校的Yi Lu教授（点击查看介绍）课题组将温度计和功能核酸相结合，提出了一种新型的POCT传感器系统，即可以使用便携式温度计将目标物质的存在和浓度转换为可检测的温度变化。其工作原理如图1所示，首先将磷脂酶A₂(PLA₂)偶联的功能核酸（包括适配体和核酸酶）固定到磁珠表面。当样品中含有待测物质时，磷脂酶偶联的DNA片段会从磁珠表面脱落并释放到溶液中。磁性分离后，溶液中进一步加入吲哚菁绿（ICG）包封的脂质体，通过PLA₂将脂质体水解，释放出大量的ICG分子。最后，在近红外光的照射下，体系中溶液的温度升高，从而可以通过温度计的读数变化来监测体系中的待测物质（如可卡因和铀）的浓度。

图1. 基于温度计和功能核酸的普适化传感平台及测试结果

“给我一个温度计，还你一个现场即时检测系统”。该传感器系统利用温度计低成本、便携性的突出特点以及功能核酸可识别多种靶标的优势，有望成为最具潜力的普适化即时分析方法之一。该研究成果近期以封面形式发表在Chemical Science 上。

该论文作者为：Jingjing Zhang, Hang Xing and Yi Lu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Translating molecular detections into a simple temperature test using a target-responsive smart thermometer

Chem. Sci., 2018, 9, 3906, DOI: 10.1039/C7SC05325H

导师介绍

Yi Lu

http://www.x-mol.com/university/faculty/188

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？

A：如上所述，我们的研究兴趣是开发低成本、便携式的新型现场即时检测器件。众所周知，温度计是目前使用最广泛、最小且最便宜的用于定量检测的家用仪器。温度的测定是环境监测和医学诊断中最重要的分析方法之一。然而，大多数商品化的温度计只能检测单个目标“温度”。因此，我们最初的想法就是通过功能核酸将多种目标物的分子检测与温度计的温度测量关联起来，开发“智能型”温度计用于科学研究、环境监测和个人健康监测。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：该研究中最大的挑战是如何建立一种信号转换和检测技术，将任何目标物的浓度变化与体系的温度变化联系起来，以便使用温度计来检测目标物质并测量其浓度。在这个过程中，我们团队在生物传感器方面的经验积累起到了至关重要的作用。

Q：该研究成果可能有哪些重要的应用？哪些领域的企业或研究机构可能从该成果中获得帮助？

A：该温测型的生物传感器在生物及环境样本中的分子检测方面表现优异，具有低成本、便携的突出特点以及功能核酸可识别多种靶标的优势，可广泛用于环境监测、食品安全和医疗诊断等领域。我们相信这项研究成果将为现场即时检测设备，尤其是家用、个人使用的POCT器件的研发提供新的思路。