光驱动液态金属颗粒实现核酸快速提取与定向富集：革新分子诊断技术

本研究针对常规qPCR检测中核酸提取步骤繁琐、依赖专业人员等痛点，开发了光活性TiO2@Ga颗粒。该材料通过超声增强病毒裂解、光驱动定向迁移与核酸捕获，显著降低SARS-CoV-2假病毒检测的Ct值，在微流控芯片中实现核酸高效提取与传输，为现场快速分子诊断提供创新解决方案。

　　

新冠疫情暴露出传统qPCR（定量聚合酶链反应）诊断技术的显著局限性，包括冗长的多步骤核酸提取过程以及对专业人员的依赖性。本研究开发出具有光响应特性的二氧化钛包裹液态金属颗粒（TiO₂@Ga），能够实现病毒快速裂解、核酸提取与定向富集的一体化操作。液态金属镓（Ga）在超声作用下通过增强声学效应并在水性环境中产生活性氧物种（ROS），显著提升病毒裂解效率。二氧化钛（TiO₂）组分在紫外线照射下不仅提供光催化驱动力，还展现出对核酸的高亲和力，从而实现高效捕获。在紫外光激发下，TiO₂端发生水氧化反应产生质子，而Ga端发生质子还原，形成的质子梯度驱动带负电的颗粒向TiO₂侧定向迁移。在强度为200 mW cm^?2的365 nm紫外光照射下，颗粒迁移速度可达6 μm s^?1。在相同条件下，与对照组相比，TiO₂@Ga颗粒对SARS-CoV-2质粒和假病毒的检测呈现出更低的qPCR循环阈值（Ct），表明其具有增强的病毒裂解和核酸捕获能力。进一步通过qPCR实验证实，该颗粒可在单通道微流控芯片中实现病毒核酸的高效提取与定向传输。这一集成化、快速且用户友好的技术方案，为现场即时分子诊断提供了强有力的技术支撑。