基于宽带吸收等离子体织物的超低成本个人PCR条带恒温加热系统用于病原体即时检测

【编辑推荐】本研究创新性地开发了一种集成逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）、快速热循环和可视化检测的超快分子诊断PCR条带系统。通过宽带吸收等离子体织物（BAPF）实现白光LED激发的体积光热加热，仅需15分钟即可完成甲型流感RNA检测（灵敏度达1拷贝/μL），临床验证显示98.4%的敏感性和100%的特异性。该技术为即时检测（POCT）提供了革命性的低成本解决方案。

亮点

我们开发了一种基于等离子体光热效应的革命性诊断工具，将实验室级PCR技术"装进"了口袋大小的条带中。

材料

实验采用四氯金酸(HAuCl₄)、柠檬酸三钠(TSC)等标准试剂，所有材料均来自Sigma和生工生物等知名供应商，确保实验可重复性。

PCR条带工作原理

就像给DNA分子装上了"光热引擎"——当白光LED照射等离子体织物(BAPF)时，金纳米结构产生的热电子能在瞬间将温度推至95°C实现DNA变性，降温时又快速回落到退火温度。这种"分子蹦极"般的快速热循环，使得传统需要1-2小时的PCR反应被压缩到15分钟内完成。

结论

这项研究成功打破了分子诊断对专业实验室的依赖，就像把整个PCR实验室"折叠"进了一张信用卡大小的条带中。其核心突破在于：①采用"智能织物"BAPF实现精准温控；②首创白光LED驱动系统降低成本；③集成横向流动试纸条实现"肉眼判读"。对80例临床样本的验证显示，其性能媲美专业实验室设备，为传染病防控提供了"口袋实验室"新范式。

作者声明

所有作者确认本文为原创研究，未一稿多投，作者排序已达成共识。

贡献声明

俞璐负责概念设计和方法开发；刘畅参与方法优化和数据收集；周启帆等完成实验验证；赵向伟教授提供基金支持和全程指导。

利益冲突

作者声明无任何可能影响研究客观性的利益关系。

致谢

感谢国家自然科学基金(82361138570)等项目的资助支持。