冯亮研究员团队提出基于功能化纸基比色传感器的病毒检测新策略

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近日，我所化学传感器研究组（106组）冯亮研究员团队与蛋白质折叠化学生物学创新特区研究组（02T5组）刘宇研究员团队合作在病毒核酸快速检测研究中取得新进展。团队发展了一种低成本、快速和便携式病毒检测策略，该策略依赖蛋白功能化修饰的纸基对荧光信号的生物正交富集，辅以实验室自制的微型DNA加热装置和手持荧光检测仪，可以实现对病毒核酸阴阳性的快速区分。
　　实时荧光定量PCR（qPCR）以及一些恒温扩增检测手段（RPA、LAMP等）在病毒检测的准确性和灵敏度方面都具有无可比拟的优势，然而，其操作高度依赖昂贵的分析仪器和训练有素的工作人员，极大阻碍了在发展中国家以及资源有限地区的应用。纸基比色传感器以其成本低廉，构建简单，检测快速等优势引起研究者们的广泛关注。
　　本工作中，合作团队提出一种基于功能化纸基比色传感器的病毒检测新策略，通过在纸基上修饰以TR512多肽为核心的融合蛋白，创新性的将TR512多肽与Texas red荧光团之间的生物正交化学反应，转化为功能化纸基上的信号放大，并将该功能化纸基与自制的微型扩增加热装置和手持式荧光检测仪相结合，实现了对预扩增核酸溶液的生物正交富集，提高了检测灵敏度，极大缩短了检测周期。团队将该策略成功应用于不同的病毒核酸（HBV、ASFV、HPV16、HPV18等）阳性序列的检测中，以及乙肝病毒核酸（HBV）实际样品的检测中。

　　冯亮团队长期致力于传感器敏感膜的表界面调控及分析物分子的高效捕获研究，在纸基传感器快速检测方面进行了深入探究并部分取得了产业化应用：通过静电吸附作用固载显色底物，在纸纤维表面形成敏感薄膜，基于酶介导过氧化氢显色实现赭曲霉毒素的可视化检测（Anal. Chem.，2022；Biosens. Bioelectron.，2021）；通过化学交联方式在纸纤维表面构建富含苯基的硅胶溶胶凝胶微孔通道，实现三氯杀螨醇农药残留的微量检测（Food Chem.，2022）；通过物理包埋方法在纸纤维表面包埋显色剂形成三点纸基检测阵列，实现自来水中Cu2+，Fe2+，Cl-的同时快速检测（Sens. Actuators B: Chem.，2019）。
　　相关研究成果以“A Novel Virus Detection Strategy Enabled by TR512-Peptide-Based Bioorthogonal Capture and Enrichment of Preamplified Nucleic Acid”为题，发表在《分析化学》（Anal. Chem.）上。该工作的第一作者是106组博士研究生朱明珍。上述工作得到中科院科研装备研制等项目的资助。（文/图 朱明珍）
　　文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c05315


      文章来源：大连化物所
      冯亮 ，中科院大连化学物理研究所仪器分析化学研究室主任，理化测试中心主任，化学传感器研究组组长，研究员，博士生导师。曾在美国伊利诺伊大学香槟分校深造五年，分别师从诺贝尔奖得主P. C. Lauterbur教授和K. S. Suslick教授，长期致力于环境污染物快速筛查检测方面的基础及应用研究，在相关传感器的研制，设备的搭建等方面有着深厚的积累。先后以第一作者及通讯作者在国际核心期刊 Nature Chemistry, J. Am. Chem. Soc., Anal. Chem., Chem. Commun., Chem. Eur. J.等上发表SCI论文50余篇，总引千余次，授权美国专利 1项，申请国内专利67项，授权19项。获得辽宁省百千万人才工程百层次，沈阳分院第三届“优秀青年科技人才”，辽宁省侨界青年十杰，大连市首批领军后备人才，大连市杰出青年，大连化物所张大煜优秀学者，优秀共产党员，青年优秀冠名奖等多项荣誉称号。