基于纸基微流控装置中RNAzyme比色传感技术的番茄叶片应激相关miRNA408检测与定量研究

这篇研究开创性地将RNAzyme（核酶）比色传感技术与纸基微流控装置（μPADs）相结合，开发出可现场检测番茄应激标志物miRNA408的便携式设备。通过设计特异性RNA传感探针（SP），实现了溶液中低至233 ng（25分钟）和纸基上43 ng（9分钟）的检测限，并在番茄叶片提取物中验证了其快速响应能力（9分钟显色），为农业应激监测提供了无需复杂设备的数字化决策工具。

　　

亮点

本研究首次将RNAzyme技术整合到纸基平台，实现了作物应激miRNA的快速可视化检测。

RNAzyme在溶液中的性能

为验证RNAzyme的检测原理，研究团队首先在液相体系中设计了针对miRNA408的特异性传感探针（SP1和SP2）。当目标miRNA存在时，探针的G-四链体（G-quadruplex）构象被破坏，导致过氧化物酶活性降低，使显色底物ABTS的氧化反应减弱（支持信息图S1-S2）。这种"抑制系统"在0-2560 ng浓度范围内呈现剂量依赖性信号衰减，25分钟内检测限达233 ng。

纸基平台优化

将传感体系转移到蜡环限定的纸基区域后，检测灵敏度显著提升（9分钟检测限43 ng）。研究还发现，纸纤维的毛细作用加速了反应物传输，而探针在纤维素上的固定化增强了信号稳定性。

微流控设备集成验证

最终构建的杂交纸/塑料微流控装置，在番茄叶片提取物中成功检测到640 ng合成miRNA408（9分钟显色差异显著），证明该技术对复杂植物基质的抗干扰能力。

结论

这项突破性工作为农民提供了首个基于RNAzyme的作物应激数字化监测工具，通过miRNA408等生物标志物的快速定量（检测限较液相提升5倍），助力应对气候变化导致的农业挑战。该平台可扩展应用于其他作物应激相关miRNAs的检测，为精准农业管理开辟新途径。