紙上DNA診斷，準(zhǔn)確度媲美PCR

DNA分析對于許多疾病的診斷和監(jiān)控十分重要，最常見最可信的DNA測試方法是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR），它特異性強、靈敏度高、操作簡便省時，但也還是需要在實驗室中使用專門設(shè)備進行。如果有更方便、廉價的方法可以進行DNA分析，那么降低患者負擔(dān)、提高某些疾病的早期篩查比例這些目標(biāo)就更加容易實現(xiàn)。

最近，加拿大多倫多大學(xué)的David Sinton等人利用紙質(zhì)設(shè)備，通過一個外加電場，使用離子濃差極化法（ion concentration polarization，ICP）完成對DNA的直接分析。該研究發(fā)表于《J. Am. Chem. Soc.》。

離子濃差極化法由Sinton在去年發(fā)明（Anal. Chem., 2014, DOI:10.1021/ac502597v），可以控制帶電分子在濕紙上的運動�，F(xiàn)在，他的研究小組將這一方法用于操縱DNA的流動方向。

首先，他們在紙上打印蠟從而劃分出一個儲液池以及一條長而細的通道。在儲液池的邊緣，他們在小區(qū)域內(nèi)的紙上涂覆帶正電荷的Nafion聚合物。然后，將染料標(biāo)記的DNA注入到儲液池中。通過對紙施加電場，使帶負電的DNA聚集到涂有Nafion的區(qū)域。然后切換電場的極性，DNA順著通道向下遷移，并根據(jù)分子量和電荷的不同而分離開。再對照標(biāo)準(zhǔn)DNA的結(jié)果，就可以知道待測DNA的種類。這有些類似DNA樣品的凝膠電泳，但Sinton說，這個方法更簡單也更便宜，試紙僅需花費幾美分。

Sinton等人隨后進行了臨床樣本的測試。僅需十分鐘，就能完成人類血清樣本中乙肝病毒（HBV）DNA的預(yù)濃縮、分離、檢測。而且，這一技術(shù)對HBV DNA的檢測限僅為150 copies/mL，因而無需預(yù)先擴增病毒，足以用于乙型肝炎的早期診斷。該團隊還利用該方法分析人類精液樣品中的片段化DNA的比例，以評估精子的活力。這一方法得到結(jié)果與經(jīng)典的精子染色質(zhì)結(jié)構(gòu)分析法（SCSA）結(jié)果一致。在所有病例中，這種紙基方法的結(jié)論與最后基于PCR的臨床診斷結(jié)論都相同，臨床診斷準(zhǔn)確率達到100%。

目前，該團隊正計劃設(shè)計一種便攜式設(shè)備，為這種紙基技術(shù)提供合適的電壓，并直接觀察結(jié)果。