复旦大学团队最新NC！在可穿戴微针上使用基于四面体纳米结构的NgAgo对超痕量核酸进行长期监测- 大数跨境

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复旦大学团队最新NC！在可穿戴微针上使用基于四面体纳米结构的NgAgo对超痕量核酸进行长期监测

i米立

2024-03-27

导读：0102图：复旦大学使用可穿戴设备实时和连续监测核酸生物标志物在个人健康管理方面具有潜力，尤其是在大流行监测或

图：复旦大学

使用可穿戴设备实时和连续监测核酸生物标志物在个人健康管理方面具有潜力，尤其是在大流行监测或重症监护病房疾病的背景下。然而，实现高灵敏度和长期稳定性仍然具有挑战性。

针对以上问题，复旦大学化学系与生物医学研究所两位教授于2024年3月2日在Nature Communication上发表题为Long-term monitoring of ultratrace nucleic acids using tetrahedral nanostructure-based NgAgo on wearable microneedles 的研究性论文。团队报道了一种基于四面体纳米结构的格雷戈里钠杆菌 Argonaute （NgAgo），用于长期稳定监测体内超痕量未扩增核酸（游离 DNA 和 RNA）在可穿戴设备上的败血症。这种集成的无线可穿戴设备由柔性电路板、微针生物传感器和具有富集能力的可拉伸表皮贴片组成。

一

研究设计背景

1.1 基于核酸的基因检测技术

PCR4、等温核酸扩增与CRISPR技术相结合和全基因组测序在过去几十年中，已经过优化并具有提供指示多种病理的生理信息的能力。但PCR和基因组测序仍面临局限性，例如周转时间长和设备笨重。一些基于无扩增策略的方法学被迅速开发出来，用于检测未扩增的靶核酸，包括多个CRISPR效应子、级联CRISPR反应，适配体连接的石墨烯场效应晶体管。这些新方法虽然可以解决传统核酸分子诊断的局限性，但在某些情况下，无扩增方法需要免提、灵敏、连续的监测，这可以通过完全集成的可穿戴技术来实现。

1.2 可穿戴技术

新兴的可穿戴技术为连续和同时监测人类表皮上的各种生物标志物提供了实质性的变革性技术，这扩大了它们在个性化医疗、医疗物联网和实时疾病诊断领域的应用。最先进的可穿戴设备因其监测受试者生理信息的能力而备受关注。其中一些已经在商业市场上用于血糖、体内水分流失和汗液电解质监测。因此，可穿戴设备可能为持续监测提供另一种方法，例如，患有脓毒症的重症监护病房（ICU）患者。然而，当前版本的可穿戴设备几乎不适用于ICU 场景，因为它在实时和长期监测低丰度疾病相关游离 DNA（cfDNA）或RNA生物标志物方面仍然存在一些局限性，平均约为每毫升10至15 ng。

1.3 本文研究内容

在这项研究中，作者报道了基于四面体DNA纳米结构（TDN）和原核Argonaute技术的全集成可穿戴电子设备，用于EBV、金黄色葡萄球菌（SA）和铜绿假单胞菌（PA）引起的通用核酸实时监测和败血症相关干预。无线可穿戴系统由柔性电路板、工程微针和可拉伸表皮贴片组成。TDN支架用于实现超灵敏检测，而由单链DNA引导的工程化格雷戈里Natronobacterium gregoryi Argonaute（NgAgo）生物识别界面促进了系统的长期稳定性。集成可穿戴系统用于实时跟踪间质液（ISF）中与脓毒症相关的cfDNA和RNA，从而扩大了监测ICU发作脓毒症的可能性。