來(lái)源：分析測(cè)試百科網(wǎng)      時(shí)間：2022-02-11

       近日，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魏大程課題組研發(fā)了一種基于“分子機(jī)電系統(tǒng)”(MolEMS)的晶體管傳感芯片，該成果以“在未擴(kuò)增樣本中快速、超靈敏機(jī)電檢測(cè)離子、生物分子和新冠病毒RNA”為題發(fā)表于《自然生物醫(yī)學(xué)工程》（Nature Biomedical Engineering）。 

       核酸檢測(cè)是目前世界上檢測(cè)新冠病毒的標(biāo)準(zhǔn)方法，但結(jié)果返回通常需要至少幾個(gè)小時(shí)。由于具有高度傳染性的新冠變異毒株導(dǎo)致病例呈指數(shù)級(jí)激增，一些國(guó)家在面對(duì)大規(guī)模核酸檢測(cè)需求時(shí)壓力驟增。因此，各國(guó)科學(xué)家們一直在努力開(kāi)發(fā)新的檢測(cè)方法以試圖縮短這一過(guò)程所需的時(shí)間。 　　

      近日，復(fù)旦大學(xué)魏大程團(tuán)隊(duì)提出“分子機(jī)電系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)生物檢測(cè)。 　　

      研究團(tuán)隊(duì)表示，這種新方法不但檢測(cè)速度快、具有超高的靈敏度，而且還操作簡(jiǎn)單，便于攜帶。因此，它可以應(yīng)用在任何地方。

      在測(cè)試新設(shè)備的實(shí)驗(yàn)中，研究人員測(cè)試了33個(gè)來(lái)自核酸檢測(cè)呈陽(yáng)性的新冠感染者的鼻咽拭子樣本、23個(gè)來(lái)自發(fā)燒但核酸檢測(cè)呈陰性的患者樣本，以及來(lái)自健康志愿者的25個(gè)樣本。所有臨床樣本均經(jīng)過(guò)加熱過(guò)程釋放核酸，然后直接進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)需核酸提取或擴(kuò)增。 　　

      結(jié)果顯示，新設(shè)備在約0.1-4分鐘內(nèi)檢測(cè)到新冠病毒，與qRT-PCR檢測(cè)結(jié)果完全一致。不但沒(méi)有假陰性結(jié)果，而且還比傳統(tǒng)核酸檢測(cè)的速度快得多。 

      魏大程課題組長(zhǎng)期致力于研究新型晶體管材料、器件及其在生物、化學(xué)和光電傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。他們提出的“分子機(jī)電系統(tǒng)”(MolEMS)，即一種通過(guò)DNA分子自組裝而成，通過(guò)外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，能精準(zhǔn)調(diào)控分子識(shí)別和信號(hào)轉(zhuǎn)化過(guò)程的微型裝置。 　　

      通過(guò)將分子機(jī)電系統(tǒng)組裝到石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管上，其剛性底座有助于避免污染物的非特異性吸附；外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)柔性適配體懸臂發(fā)生運(yùn)動(dòng)，使傳感過(guò)程更加接近晶體管溝道，顯著提升了靈敏度。在緩沖溶液或生物液體中實(shí)現(xiàn)了金屬離子(Hg2+)、蛋白質(zhì)(Thrombin)、生物小分子(ATP)以及新冠病毒核酸(RNA和cDNA)的超靈敏檢測(cè)。檢測(cè)新冠病毒核酸樣本不需要復(fù)雜耗時(shí)的核酸提取和擴(kuò)增過(guò)程，檢出限最低達(dá)10～20拷貝每毫升，檢測(cè)時(shí)間小于4分鐘，優(yōu)于現(xiàn)有新冠核酸PCR檢測(cè)方法。 

 (a)微/納米機(jī)電系統(tǒng)示意圖；(b)分子機(jī)電系統(tǒng)示意圖；(c-e)基于分子機(jī)電系統(tǒng)的晶體管傳感器及芯片圖片；

(g-f)傳感芯片的共聚焦熒光顯微鏡和原子力顯微鏡表征圖片 　　

       相對(duì)于微/納米機(jī)電系統(tǒng)，分子機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感過(guò)程更加精準(zhǔn)的調(diào)控，為構(gòu)筑高精度人造功能系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)痕量生物標(biāo)志物檢測(cè)應(yīng)用提供了新思路。 　　

       該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委，復(fù)旦大學(xué)和聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的合力支持。 

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