光纤辅助酶促重组酶扩增技术：一种无标记超灵敏DNA检测的生物传感平台

为解决传统酶促重组酶扩增(ERA)技术依赖荧光标记和专用设备的问题，研究人员开发了一种基于锥形微光纤(TMF)的无标记光学传感平台(FaERA)。该平台通过聚多巴胺(PDA)纳米界面固定引物，利用折射率(RI)变化实时监测DNA扩增，可在15分钟内检测低至1 aM的CEP55基因，为癌症早期诊断和偏远地区检测提供了灵活、高效的解决方案。

　　

在分子诊断领域，核酸检测技术如同“分子显微镜”，尤其在COVID-19疫情期间展现了关键作用。然而，金标准PCR技术受限于精密温控设备，而新兴的等温扩增技术如酶促重组酶扩增(ERA)虽简化了操作，却仍依赖荧光标记和复杂仪器，如同“戴着镣铐跳舞”。如何实现无需标记、设备简化的高灵敏检测，成为突破基层医疗和应急监测瓶颈的关键。

东北大学（National Natural Science Foundation of China资助项目承担单位）的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，创新性地将光纤生物传感与ERA技术“联姻”，开发出光纤辅助ERA(FaERA)平台。该技术利用锥形微光纤(TMF)的倏逝场效应，通过聚多巴胺(PDA)涂层固定引物，当靶DNA触发扩增反应时，纤维表面折射率变化转化为可测量的光谱位移，实现了“光信号代替荧光”的革新。

关键技术方法包括：1) 构建PDA修饰的TMF传感器，通过模拟和实验验证其2130 nm/RIU的折射率灵敏度；2) 优化ERA体系在光纤表面的引物固定与扩增条件；3) 选择癌症标志物CEP55基因作为模型靶标，验证系统特异性。

主要研究结果

• 灵敏度验证：系统在1 aM至10⁴ aM范围内呈现线性响应，检测限达1 aM（约6个DNA拷贝），较传统ERA灵敏度提升显著。
• 特异性测试：可准确区分靶标与非靶标样本，抗干扰能力强。
• 实时监测：15分钟内完成扩增检测，较常规PCR提速50%以上。

结论与意义
该研究首次实现无标记ERA与光纤传感的深度融合，其优势如同“分子雷达”：1) 免荧光标记降低90%成本；2) 光纤远程传输特性支持分布式检测，适用于偏远地区；3) PDA界面增强的生物相容性为活体检测奠定基础。尽管当前平台仅针对DNA靶标，但其设计原理可扩展至RNA病原体检测，为未来传染病爆发和癌症早筛提供“即插即用”式解决方案。正如作者Xuegang Li和Yong Zhao强调，这项技术“重新定义了等温扩增检测的便携性边界”。