新型功能化荧光传感器可实时高灵敏度检测肠道病毒RNA

一种新型功能化荧光传感器可实时高灵敏度检测肠道病毒RNA 。这标志着更安全、更有效的病毒诊断迈出了重要一步。芬兰于韦斯屈莱大学纳米科学中心 (NSC) 的研究人员取得了一项重大突破，开发出一种创新的无标记比例荧光传感器，能够高灵敏度和高选择性地检测肠道病毒 RNA。

基于功能化碳点 (CD) 和溴化乙锭 (EB) 的比例型荧光传感器（Func 传感器）的工作原理图。图片来源：Jussi Toppari 教授绘制

这一进展代表了病毒诊断领域的重大进步，并凸显了跨学科合作在应对全球健康挑战中的价值。

病毒持续对公众健康构成严重威胁，正如近期的疫情大流行所见。早期发现和准确识别对于控制感染的传播至关重要。传统的诊断方法虽然有效，但它们往往无法提供有关病毒基因组释放的详细时空信息，从而限制了其在动态或早期检测场景中的应用。

“这项跨学科的研究融合了生物学、化学和物理学的专业知识，标志着病毒检测技术的重大进步。我们开发了一种增强型比率荧光传感器，该传感器使用探针（单链互补寡核苷酸片段）和溴化乙锭（EB）功能化的碳点（CD），用于检测肠道病毒RNA。”于韦斯屈莱大学物理学教授Jussi Toppari说道。

荧光纳米粒子已成为生物分析物传感的有力工具，而碳点凭借其简单的合成、优异的光稳定性、可调的光致发光、优异的水溶性、生物相容性以及用于配体结合的多种表面功能，在生物传感领域处于领先地位。这些独特的特性使碳点有望成为生物传感领域的颠覆者。

“这种所谓的功能化传感器（Func Sensor），其中 CD 被功能化，即与探针共价结合，明显优于更传统的非功能化传感器（Non-Func Sensor），后者是 CD、探针和 EB 的简单混合物，”于韦斯屈莱大学博士研究员 Amar Raj 解释道。

在这两种传感器中，目标DNA与探针杂交，增强了 EB 荧光，而 CD 荧光由于电子转移而略有变化，从而实现比率检测，并且具有超灵敏性。

博士后研究员 Abhishek Pathak 表示：“非功能性传感器对目标 DNA 的灵敏度较低，对真正的肠道病毒 RNA 样本无效；而功能性传感器对 DNA 和真正的病毒 RNA 的灵敏度更高，选择性明显提高。” 他之前曾在于韦斯屈莱大学担任博士后研究员。

Func 传感器的卓越性能归功于共价功能化带来的增强电荷转移。

“我们的原理验证研究强调了探针共价固定对于改善CD和EB之间电子转移的重要性，从而提高了性能，并证明了Func传感器在快速、实时和精确原位检测病毒RNA的实际应用中的适用性，”于韦斯屈莱大学细胞和分子生物学教授Varpu Marjomäki说道。

尤其是研究表明Func传感器可以在体外实时检测衣壳中肠道病毒RNA的释放。Marjomäki 说：“这意味着 Func 传感器可以用作一种新型病毒 RNA 传感平台，为检测感染期间实时病毒 RNA 的出现提供了急需的可能性。”

这项突破性的研究引入了一种检测病毒RNA的新方法，并为荧光团之间的电荷转移机制提供了新的见解。基于这些发现，该团队目前正致力于用更安全、细胞毒性更低、生物相容性更高的替代品取代具有潜在危险性的染料溴化乙锭，从而提高该系统的安全性和可靠性。

Pathak 高兴地表示：“这一改进将进一步提高体内病毒 RNA 检测的安全性和有效性。”