《Microchemical Journal》：Plasma-activated nitrocellulose membranes for ultrasensitive and low-cost lateral flow detection of MicroRNA-16
编辑推荐：
•首次将低压空气等离子体处理应用于硝化纤维素膜，用于侧向流动核酸检测。•等离子体活化增强了表面粗糙度、亲水性和官能团密度。•实现了miR-16检测限降低10倍（5 pM）。•将探针消耗量减少90%（降至1 μg/mL）。•在血清中保持高特异性和性能。•一种简单、无试剂的策略，
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首次将低压空气等离子体处理应用于硝化纤维素膜，用于侧向流动核酸检测。
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等离子体活化增强了表面粗糙度、亲水性和官能团密度。
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实现了miR-16检测限降低10倍（5 pM）。
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将探针消耗量减少90%（降至1 μg/mL）。
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在血清中保持高特异性和性能。
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一种简单、无试剂的策略，将灵敏度与检测成本解耦。
引言
侧向流动核酸检测（LFNAs）因其响应迅速、操作简便且所需仪器极少而引起了广泛关注，被视为即时检测平台 [1], [2], [3], [4], [5]。在这些检测中，固定在硝化纤维素（NC）膜上的序列特异性核酸探针通过互补杂交捕获靶标核酸，产生可肉眼判读或使用条带读取器定量测量的信号。凭借这些优势，LFNAs已被应用于病毒RNA检测（包括SARS-CoV-2和甲型流感病毒）、细菌鉴定、肿瘤相关微小RNA分析、食品真实性检测和环境影响监测 [6], [7], [8], [9], [10]。然而，传统LFNAs往往在低靶标浓度下信号生成不足，且固定化探针利用效率低下。因此，可靠检测微小RNA等低丰度靶标可能需要较高的探针负载量。因此，在保持LFNAs简便性和快速读取的同时，提高分析灵敏度并减少探针消耗的策略非常令人期待，特别是在资源有限和成本敏感的应用中。
为克服这些局限性，现有改进LFNA性能的方法可大致分为三类。第一类涉及靶标扩增，特别是等温方法，如重组酶聚合酶扩增、环介导等温扩增和滚环扩增，这些方法增加了可用于后续检测的靶标核酸量 [11], [12], [13]。第二类聚焦于通过纳米材料、催化标记物、酶介导反应或基于CRISPR的报告系统实现信号扩增 [14], [15], [16], [17]。尽管这些靶标和信号扩增策略可大幅提高分析灵敏度，但它们通常需要额外的试剂、辅助反应、多步骤操作或广泛的检测优化。这些要求可能损害LFNAs的操作简便性，并增加检测复杂度和试剂消耗。
第三种方法是改造硝化纤维素膜本身，因为其表面化学性质、孔结构和毛细流动特性强烈影响探针固定化、靶标捕获、试剂传输和信号发育。代表性的膜工程策略包括设计用于延长样品停留时间和增强靶标捕获的电纺纤维涂层 [18]、旨在调节多孔结构和流体传输的纸基和纤维素基材料设计 [19]，以及引入氨基官能团并改善链霉亲和素固定化的壳聚糖涂层 [20]。此类方法可在不引入独立的靶标或信号扩增模块的情况下增强分析性能，从而保持LFNAs固有的简便性。然而，许多已报道的膜改性方法涉及多步骤化学处理、较长的制备过程或额外功能材料的引入，这可能限制其可扩展性和实际应用。
在本研究中，我们开发了一种基于低压空气等离子体处理硝化纤维素膜的简单、无试剂膜改性策略。等离子体处理改变了膜的表面形貌、化学性质和润湿性，从而为探针沉积、液体传输和检测信号发育创造了更有利的界面。以miR-16作为模型靶标，系统优化了等离子体处理条件和关键LFNA参数。在Cap-DNA和Con-DNA浓度均为3.33 μM的条件下，等离子体处理的LFNA实现了5 pM的操作检测限，而未处理膜的检测限为50 pM，表明膜改性使检测限降低了10倍。此外，使用3.33 μM Cap-DNA和Con-DNA的等离子体处理膜保持了与使用传统探针浓度33.3 μM的未处理膜相同的5 pM操作检测限，对应于捕获和控制DNA探针消耗量减少90%。该检测在5%（v/v）miR-16加标的商业人血清中也保持了5 pM的操作检测限。这些发现表明，低压空气等离子体处理提供了一种实用且可扩展的膜工程策略，可在不引入额外扩增步骤的情况下提高LFNA灵敏度并减少核酸探针需求。
章节摘要
仪器、试剂和材料
XYZ大型平台三维膜分配器和结合物喷涂仪、微机控制自动铡刀裁切机、数控条带裁切机和胶体金条带分析仪购自苏州合迈精密仪器有限公司（中国苏州）。超纯水由智昂仪器（上海）有限公司（中国上海）提供的纯水系统制备。来自湖南平科科学仪器公司的低温离心机，
Det-DNA-AuNP偶联物的表征
在条带制备前，通过UV-Vis吸收光谱评估了Det-DNA-AuNP偶联物的形成。裸露的AuNPs在525 nm处表现出特征性的局域表面等离子体共振吸收峰，而Det-DNA-AuNP偶联物的吸收峰红移至530 nm（图S1）。这5 nm的红移与巯基化Det-DNA功能化后AuNP表面局部介电环境的变化一致。未观察到明显的峰
结论
本研究开发了一种基于低压空气等离子体处理的膜改性策略，以提高miR-16检测的LFNA性能。在60 W、40 Pa和140 s的优化条件下，等离子体处理改变了NC膜的形貌、表面化学性质和润湿性，将水接触角从26.98°降至5.78°。这些变化与形成更有利于探针沉积、液体传输和
CRediT作者贡献声明
李俊宏：撰写——初稿，正式分析，数据整理。张庭辉：验证，正式分析，数据整理。韩寅：正式分析，数据整理。李海东：撰写——审阅与编辑，监督，概念构思。范川：撰写——审阅与编辑，监督，概念构思。李强：调查，概念构思。田梦：方法学，正式分析，概念构思。米丛丛：撰写——审阅与编辑，项目管理，
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
本工作得到临沂大学引进高层次人才培养启动基金（中国）资助（项目编号：Z6122047）。
李俊宏|张庭辉|韩寅|李海东|范川|李强|田梦|米丛丛|柳国栋
