复旦大学魏大程团队《JACS》：提出“分子电化学系统”用于新冠病毒核酸检测

截止至2022年7月19日19时（格林威治时间），据世卫组织统计，严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）已经造成全球累计新型冠状病毒肺炎（COVID-19）确诊人数超过5.6亿人次，其中死亡人数超636万人。随着该病毒席卷全球，已经产生多个变种病毒。因此，全球需要一种更加快速和高灵敏的检测方法，以迅速、准确地从大量待检人群中找到感染者，从而遏制病毒的传播和变异。

目前，新冠核酸检测的金标准是基于PCR的核酸分析，但因其需要在专门的实验室进行耗时较长的核酸提取和扩增过程，导致检测速度和检测效率偏低。电化学生物传感技术，尤其是基于微电极的电化学生物传感技术，因其具有响应速度快、电流密度大、信号明显、操作简单、成本低和可便携化等优点，使之成为一种具有应用潜力的核酸检测方法。然而，由于其传感过程缺乏可控性，导致电化学生物传感在实现核酸的高精准检测方面面临巨大挑战。

复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室魏大程课题组长期致力于基于晶体管电学材料与器件研究，并将其应用于光电、化学、生物传感领域。针对上述问题，魏大程团队提出了由水螅启发的“分子电化学系统”，实现了痕量病毒核酸检测。研究表明，将“分子电化学系统”修饰在工作电极表面，通过自驱动在分子尺度上调节电化学过程，解决了电化学传感领域中高精准核酸检测的难题，比其他电化学传感器低2至6个数量级。该系统具有广阔应用前景，通过替换探针链的核苷酸序列可以构建用于埃博拉病毒、寨卡病毒和新冠变体病毒的电化学生物传感器。

此外，该系统可以直接检测未扩增的临床样本。其双盲检测结果与基于PCR的核酸分析结果一致。更加重要的是，该系统可以识别10混1的阳性临床样本，证明其可以通过混合检测的方法，降低检测成本，提升效率，减轻公共医疗负担，为大范围疾病筛查提供新技术。通过与便携式电化学检测装置相结合，该系统可能实现机场、诊所、社区等地的即时核酸检测。该研究有助于电化学应用于未来疫情防控核酸检测。

日前，该成果 “Electrochemically Detecting Few Copies of Unamplified SARS-CoV-2 Nucleic Acids by Self-Actuated Molecular System”为题发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，2022，10.1021/jacs.2c02884）。复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室为论文第一单位；复旦大学高分子科学系博士后纪岱宗为第一作者；复旦大学魏大程研究员为通讯作者。此外，复旦大学材料科学系刘云圻院士等参与了该研究。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院和复旦大学的支持。

来源：复旦大学

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