聚苯乙烯微塑料颗粒-热裂解系统用于鼻粘液中病原体快速检测的超简易核酸提取技术

为解决呼吸道感染诊断中核酸提取步骤繁琐、限制核酸扩增检测(NAAT)现场应用的问题，研究人员开发了基于聚苯乙烯微塑料颗粒(PSMP)的热裂解系统。该系统可在4分钟内完成鼻粘液核酸提取，通过PSMP强效吸附蛋白特性消除黏液对PCR的干扰，灵敏度与商用硅胶柱提取试剂盒相当，临床样本检测准确率达100%。该技术为基层医疗机构提供了一种无需离心、移液操作的分子诊断解决方案。

　　

呼吸道感染是全球死亡和致残的首要原因，COVID-19大流行更凸显了快速准确诊断的重要性。尽管核酸扩增检测(NAAT)被公认为金标准，但传统核酸提取方法依赖多步离心和液体处理，耗时且需专业设备，严重制约其在基层医疗的应用。鼻粘液等呼吸道分泌物虽易获取，但高蛋白含量（如25.11 μg/μL的粘蛋白）会抑制PCR反应，而现有热裂解法又难以有效消除这种干扰。

青岛大学附属医院的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表研究，创新性地将聚苯乙烯微塑料颗粒(PSMP)与热裂解技术结合，开发出"PSMP-热裂解系统"。该系统利用PSMP的疏水特性选择性吸附蛋白质，通过临床样本验证了其对SARS-CoV-2和流感A(H3N2)病毒的检测效能。

关键技术包括：1) 采用带滴管的离心管构建免移液操作系统；2) 优化PSMP粒径与浓度实现蛋白高效吸附；3) 建立三步热裂解程序（95℃ 2分钟→56℃ 1分钟→72℃ 1分钟）；4) 使用20例COVID-19和20例流感疑似患者的鼻粘液进行临床验证。

Feasibility of PSMP-thermal lysis system
通过对比高蛋白(HPNM)、中蛋白(MPNM)和低蛋白(LPNM)鼻粘液发现，未处理样本的Ct值差异达5.3，而PSMP处理组差异缩小至1.2。对6种细菌的检测显示，PSMP系统提取的DNA可使PCR灵敏度提升10²倍。

Protein adsorption mechanism
荧光标记实验证实PSMP对FITC-牛血清蛋白的吸附率达92.3%，而对Cy5-DNA仅3.7%。分子动力学模拟揭示苯环与蛋白疏水区的π-烷基相互作用是关键。

Performance evaluation
在含25%粘蛋白的模拟样本中，PSMP系统检测限达10 copies/μL，与QIAamp试剂盒相当。对20例临床样本的双盲检测显示，与金标准结果完全一致(Kappa=1.0)。

Conclusion
该研究突破性地利用环境污染物PSMP解决临床诊断难题，4分钟完成核酸提取的特性使其适用于发热门诊等场景。滴管式设计消除对精密仪器的依赖，为资源匮乏地区提供分子诊断新方案。未来可通过修饰PSMP表面进一步拓展至痰液等复杂样本处理，推动NAAT技术下沉应用。