综述与专论: 基于核酸适配体传感器的即时检测（POCT）技术

即时检测（point-of-care testing，POCT）是一种检测成本低、检测速度快、准确度高、能自我采样获得临床诊断结果的新型诊断技术。该技术在临床诊断、病情监控与疫情防控等领域发挥了重要作用。核酸适配体是一种能够特异性识别多种靶标的分子探针，具有易合成、批间差异小、易实现信号放大等突出优势，是生物医学传感器中重要的分子识别元件。本文概述了核酸适配体探针的现有筛选方法和进展，总结了核酸适配体POCT传感器信号放大策略，着重介绍了各类核酸适配体传感器在POCT领域的应用现状，并对核酸适配体POCT传感器的发展前景进行了展望。     

可视化分析在病原体核酸现场快速检测中的研究进展

核酸检测因灵敏度高、特异性强而被广泛应用于病原体筛查与检测。随着检测需求的增加和扩增技术的发展，核酸检测方法逐渐向简单、快速、低成本方向发展。作为核酸检测“金标准”的实时荧光定量PCR法依赖昂贵的荧光读取设备和专业的操作人员，并不适用于病原体的现场快速检测。可视化检测方法无需依赖激发光源或复杂的设备，将可视化检测方法与快速、高效的扩增技术结合，能够以更直观、便携的方式呈现检测结果，具有即时检测(point-of-care testing,POCT)的潜力。本文对与扩增技术、CRISPR/Cas技术结合的可视化分析在病原体核酸快速检测中的应用及优缺点展开综述，以期为基于病原体核酸的POCT策略提供参考。     

纸基微流体技术在即时检测中的应用

即时检测(Point-of-care testing,POCT)是在采样现场或病人旁边进行的一种检测方式,它利用便携式分析仪器及配套试剂进行检测,能快速得到结果,被广泛应用于体外诊断行业。其中纸基微流体检测技术以其成本低廉、操作简单、检测快速、设备便携、应用不受场所限制等优点在发展现场POCT技术中具有非常大的潜力。近年来,纸基微流体技术的发展及其与各种新技术、新方法的融合推动了POCT技术和方法的实质性发展。文中简要概括了纸的分类与特性,介绍了基于纸基微流体技术发展而来的样本前处理方法、反应过程中的液流控制方式、反应后检测结果的读取与分析手段,综述了近年来在面向POCT应用中各类基于纸基微流体的分析装置(Microfluidicpaper-basedanalyticaldevices,μPADs)的研究进展,最后对纸基微流体技术在POCT应用中存在的问题进行了讨论,并对未来前景作了展望。     

基于微流控芯片的等温扩增技术北大核心CSCD

基于聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的核酸扩增技术是分子诊断领域的金标准,然而PCR往往包含多个反应温度,涉及长时间的循环升降温过程,且需要在复杂热循环仪中完成,这些都限制了其在现场即时检测(point-of-care testing,POCT)中的应用。与传统PCR相比,等温扩增依靠恒定反应温度,反应时间短,检测装置简单,能够提供更加方便、快捷的核酸检测。基于微流控技术的等温扩增检测,通过兼顾微流控与等温扩增两者的优势,能够为POCT分子诊断提供更具竞争力的平台。例如,在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控中,多种形式的POCT等温扩增检测展示了其独特优势。文中首先归纳总结了典型的等温扩增技术及其检测方法,然后对不同类型的等温扩增微流控系统进行了分类总结与分析(如功能定位、结构组成、流体控制、系统特点等),最后总结了等温扩增微流控系统在新冠病毒(SARS-CoV-2)等不同病原体检测领域中的应用,并对等温扩增与CRISPR基因编辑等其他新型技术的相互结合进行了介绍与展望。     

数字PCR技术及应用研究进展

数字PCR是继实时定量PCR之后新兴发展起来的一种绝对定量分析技术。通过将单个DNA分子转移入独立的反应室,PCR扩增反应后,对荧光信号进行检测分析,实现单分子的绝对定量。数字PCR技术摆脱了对标准曲线的依赖,具有更高灵敏度和准确度,在基因突变检测、拷贝数变异检测、微生物检测、转基因食品检测以及下一代测序等方面均得到广泛应用。本文介绍数字PCR技术的定量方法,并评述该技术在主要应用领域的研究进展。     

椭圆偏振术在生物医学研究中的应用

椭圆偏振术是一种新兴的用于研究生物分子固相表面吸附以及吸附分子间相互作用的表面分析技术。其最大优点在于测量过程不破坏被测体系;而且灵敏度高,可反映接近原子尺寸的变化;又能原位、实时跟踪检测表面膜的变化情况。就椭偏术在生物医学研究的若干重要应用进行综述。     

浅析我国POCT产业的现状及发展前景

即时检测(POCT)是临床诊断领域的新分支,与传统检测方法相比,具有操作简便,标本量小,快速得到结果等优势。我国糖尿病、心血管疾病等慢性病的患者基数大,国民自我保健意识正在不断增强,因此未来POCT市场的需求相当可观。但是由于我国POCT产业起步较晚,技术相对落后,相关法律制度不够健全,想要在国内乃至全球POCT市场占有一席之地,仍有许多问题亟待解决。     

超快脉冲控制PCR（upPCR）技术及应用

在精准医疗、个性化医疗的大背景下,分子诊断在病原体检测、肿瘤诊断、优生优育、环境保护、食品安全等领域的应用越来越广泛,并逐渐向操作简单、快速准确、低成本、适用于基层及家庭使用的分子即时检测（point-of-care testing,POCT）方向发展。超快脉冲控制PCR（ultra-fast pulse-controlled PCR,upPCR）是实时荧光定量PCR（qPCR）技术的延伸和升级,该技术利用能量脉冲控制扩增反应中的金属加热元件（主要是纳米金）,在几百微秒内完成溶液局部微环境的快速升温,实现模板DNA的解链变性,停止加热后反应微环境可被周围溶液快速冷却到聚合酶的延伸温度,实现引物退火和模板DNA的扩增,单个变性-扩增循环仅有1.5~5 s,远快于传统PCR（约90 s/循环）,从而能够极大地加快扩增反应速度。upPCR技术在保留了传统qPCR高灵敏度、高特异性和多重检测等优势的基础上,增加了超快速（低于15 min）、设备简单等新优势,非常适合用于基层检测等分子POCT场景。本文主要对upPCR技术的原理、设备、核心原料及在分子诊断中的应用进行综述,并对该技术存在的优缺点,以及未来的技术发展和应用趋势进行了讨论。     

纳米生物条形码技术在分子诊断中的应用

纳米生物条形码技术是一种新型的分子诊断技术,在核酸和蛋白质检测领域已经分别达到和超过现今的检测灵敏度.该技术采用纳米颗粒修饰的核酸或抗体对靶分子进行识别,并利用磁场将其分离,操作简单,不依赖酶反应,具有广泛的应用前景.该技术在病毒DNA、癌症的指标蛋白质等方面的应用已有文献报道,并有望成为一种常规的分子诊断工具.     

数字PCR在新型冠状病毒检测中的应用前景

2020年,由新型冠状病毒（SARS-CoV-2）导致的新型冠状肺炎（COVID-19）疫情在世界各国大规模爆发,导致全球公共卫生安全受到巨大影响。目前广泛采用的荧光定量PCR（RT-PCR）在检测SARS-CoV-2方面存在可能出现“假阴性”结果、需多次取样、重复检测等缺点,亟需建立一种灵敏度更高、样本用量少、操作简单的检测技术,以快速、准确、高效的筛选出新型冠状肺炎患者。数字PCR为新兴痕量核酸分子技术,具有灵敏度高、耐受性强、可绝对定量等优点,在病毒检测领域中广泛应用。介绍了SARS-CoV-2病原学特征和荧光PCR检测SARS-CoV-2目前存在的主要问题,并对数字PCR在SARS-CoV-2检测中的应用前景进行了具体阐述,以期为后续开发更高效的检测试剂盒、提高检测准确性提供方案。     

综述与专论：蛋白质即时检测新技术

蛋白质是细胞各类代谢和调控等生命功能的执行者,也是致病因子、药物等对机体作用的重要靶分子。研究蛋白质表达是理解生命现象、疾病进程和药物作用的基础。临床上常规检测方法需要大型仪器支持,但随着医学事业的发展,即时检测(POCT,也称现场检测、床旁检测)成为重要的发展趋势。POCT可以改善患者和医生之间的互动方式,建立一种积极的医疗模式。除诊断、治疗疾病外,对从事应急工作的人员来说,POCT在现场和远程检测方面都有优势,因此研发既准确灵敏又简便快捷的蛋白质即时检测方法至关重要。     

蛋白质即时检测新技术

蛋白质是细胞各类代谢和调控等生命功能的执行者,也是致病因子、药物等对机体作用的重要靶分子.研究蛋白质表达是理解生命现象、疾病进程和药物作用的基础.临床上常规检测方法需要大型仪器支持,但随着医学事业的发展,即时检测(POCT,也称现场检测、床旁检测)成为重要的发展趋势.POCT可以改善患者和医生之间的互动方式,建立一种积...     

悬浮芯片在核酸和蛋白质检测中的应用

悬浮芯片是近年来兴起的一种新型检测技术,不同于固相基因芯片,它整合了高分子化学、分子生物学、免疫学、激光检测、微流体、高速数字信号处理、计算机分析等方面的先进技术,能够对少量样本进行高通量的定性、定量检测。主要综述了悬浮芯片技术的基本原理,并概要介绍了其在核酸和蛋白质检测中的应用。悬浮芯片技术在核酸和蛋白质检测中有着显著的优点,如高通量、操作简便、重复性好、灵敏度高、线性范围宽等,不但可以广泛应用于科学研究领域,而且还将逐渐普及于临床诊断实验室,具有广阔的应用前景。     

简化核酸提取过程在病原体核酸检测中的应用现状和发展趋势

简化核酸提取过程相较于经典的试剂盒法和全自动核酸提取技术,凭借其简便的操作步骤、便携易用的仪器设备和简单的人员培训等优势在病原体核酸检测中得到广泛应用,为实现病原体核酸的快速检测和现场检测(Point-of-care testing,POCT)奠定了良好的基础。本文比较了不同的核酸提取方法,对简化核酸提取过程的方法学进行综述,讨论其在病原体核酸检测领域中的应用现状,并展望其发展趋势。     

重组酶聚合酶扩增技术在植物病毒检测中的应用

随着分子生物学技术的发展,多种核酸等温扩增技术逐渐被开发出来。其中,重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)作为一种快速、灵敏的检测技术具有很大的优势。目前,RPA已应用于转基因生物、各类病原物及食品安全检测等多个领域,并作为新兴技术在植物病毒检测领域中快速发展。RPA技术只需一对引物,在恒温条件下(37-42℃)只需30 min左右即可完成反应,具有较高的灵敏度与特异性。因此,该技术正迅速成为一种能够用于条件有限的实验室或现场植物病毒检测的手段。本文介绍了RPA技术的检测原理、引物设计和应用方式,综述了其在植物病毒检测中的最新研究进展及存在的问题,为RPA技术在植物病毒检测中的应用提供参考。     

等温扩增技术及其结合CRISPR在微生物快速检测中的研究进展

等温扩增技术因其对仪器依赖性低、核酸扩增高效等优势,非常适合于快速检测,已在微生物快速检测领域得到了广泛应用。本文从核酸提取、等温扩增(以环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)和重组酶聚合酶扩增技术(Recombinase polymerase amplification,RPA)为例)和产物检测角度,就近年来核酸等温扩增技术的发展及其在病原微生物核酸快速检测领域的应用进行综述,并概述了核酸等温扩增技术与CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)基因编辑技术相结合的最新研究成果,为这些新兴技术的研究和未来的发展提供新思路。     

Paper-based point-of-care test with xeno nucleic acid probes

Bridging the unmet need of efficient point-of-care testing (POCT) in biomedical engineering research and practice with the emerging development in artificial synthetic xeno nucleic acids (XNAs), this review summarized the recent development in paper-based POCT using XNAs as sensing probes. Alongside the signal transducing mode and immobilization methods of XNA probes, a detailed evaluation of probe performance was disclosed. With these new aspects, both researchers in synthetic chemistry / biomedical engineering and physicians in clinical practice could gain new insights in designing, manufacturing and choosing suitable reagents and techniques for POCT.     

环介导等温扩增技术的应用进展

环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是一种新式核酸扩增技术,它依靠一种具有链置换活性的DNA聚合酶与2对特殊设计的引物,在等温条件下即可高效快速地完成扩增反应。相较于传统扩增检测方法,LAMP技术具有特异性强、灵敏度高、操作简单快速等优点,更能在现场快速检测和基层应用中广泛推广,目前LAMP技术已广泛应用于植物病害检测、动物病害检测、食品安全检测等领域。基于此,简要介绍了LAMP技术的基本原理、反应产物的检测方法,重点阐述了LAMP技术的改进与发展,综述了近年来其在科研生产中的应用进展,并对其发展前景进行了展望,以期为LAMP技术的进一步发展提供合理的研究方向。