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检测新技术新发展,DNA便携随身测
时间:4/29/2020 2:59:59 PM  来源:本站原创  点击:175

 

       对医生、负责食品安全或环境监测的检测员来说,现场DNA检测可能是一项非常令人期待的技术。如今,我国研究人员已经开发出一种超便携、基于智能手机的DNA检测平台,成本不到10美元。

无论是检测血液中是否存在某种特定的致病病原体,还是监测河水中是否存在某些微生物,DNA检测通常都是在一个庞大样本中寻找非常少量的遗传物质。要进行检测,首先需要放大DNA的数量,直到有足够的DNA来确保可靠地检测出你要找的东西。科学家们通常使用一种被称为聚合酶链式反应(PCR)的方法,但它需要庞大而昂贵的设备和大量的专业知识才能正确执行。因此在野外采集的DNA样本通常必须送到专门的实验室进行检测,这使得快速检测疾病或有害病原体变得条件苛刻。

令人振奋的是,研究人员开发了一种新的检测技术——来自中国的徐欢等人,在《科学进展》(ScienceAdvances)杂志上发表的一篇论文中表明,新技术可以在80分钟内进行现场DNA检测,这可能有助于突破目前检测条件限制。

据研究人员称,他们的测试使用简单的3D打印部件,重量不到100克,准确率高达97%。该系统的核心是一个只有4厘米长的“智能芯片”,包括集成样本准备、DNA扩增和信号检测模块。进行测试所需的各种试剂可以预先装入设备中,研究人员表示,这些试剂在室温下可以保存长达10周而不影响性能。

这项新技术最巧妙的地方可能是它的加热系统。在DNA检测时,信号需要样本在特定的温度下保存,这样酶才能发挥作用。之前的便携式DNA测试一直在努力解决这一问题,需要电源或体积庞大的加热元件才能实现。

然而,新设备使用智能手机本身来加热样品——研究人员开发了一款应用程序,它可以迫使手机的处理器运行苛刻的算法,让手机以可预测的方式升温,并将热量传输到智能芯片上。

研究人员证明,这种方法可以可靠地将样本加热到正确的温度,无论使用的是不同的手机型号,还是在温暖和寒冷的气候下。

样品制备好后,在智能手机摄像头上安装一个特定的镜头,然后将其放入3d打印的支架中进行分析。

大多数便携式DNA检测的另一个关键限制是,它们只能检测特定类型的样本。展示他们的方法的通用性,研究人员表明,不仅能够测试检测血液中α-和beta-thalassemia遗传条件,它也能够检测牛奶中大肠杆菌、河水和尿液,致病性细菌攻击植物在地面的树叶。

研究人员表示,测试中,一次性设备的成本仅为4.10美元,可重复使用部分的成本为2.50美元,而高端商用设备的成本约为1.7万美元。当然,为了检测可能还需要配备一部手机,但无论如何,与原有的1.7万美元相比,这些都不值一提。

所有这一切构成了一个DNA检测系统,它可以在最缺乏资源和最不适宜的环境中,进行医疗诊断、环境监测和食品安全检查。研究人员指出,智能手机内置的地理定位和无线通信功能意味着它们可以被用于实时监测各种疾病和病原体。

 

 

 

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