传统的微小核糖核酸（miRNA）检测技术主要包括Northern印迹法、实时定量反转录PCR、微阵列芯片法、测序等，然而均存在一些固有的缺点或不足。纸张作为用途广泛的天然高分子材料，具有成本低、柔韧性高、便携性好、可生物降解等诸多特点。纸基比距传感器作为一类新兴的即时检测（POCT）装置，是围绕纸基材料的功能化设计的，根据待测目标触发反应产生的可观测距离信号进行定性或定量分析，具有读数直观且操作简便等优点。
近期，苏州医工所缪鹏课题组结合链置换策略开发了一种基于可编程DNA水凝胶的纸基比距传感器。如图1所示，目标miRNA引发的链置换聚合反应能够生成大量的单链DNA，用于与另一条序列杂交并协助DNA水凝胶的组装。该体系在纸基条带上的浸润距离可用于反映目标miRNA的浓度。实验采用苏州医工所自主研发的血栓弹力图仪验证并优化了DNA水凝胶的形成及反应参数（图2）。纸基传感器通道上流动距离的变化与DNA水凝胶的粘度（组装程度）密切相关，根据反应溶液沿条带流动的数学模型，对纸基传感器的通道宽度、样品量、反应时间以及DNA水凝胶的制备条件进行了全面的优化。在相应的实验参数下，进行了miRNA定量、选择性检验及临床样品测试，相应结果与实时定量反转录PCR得出的结果高度一致（图3）。该方法不仅灵敏度高，而且具有操作方便、成本低等优点，能够满足即时检测的要求，在生物学研究和临床疾病诊断方面显示出巨大的应用潜力。
图1 基于距离分析的miRNA纸基传感器示意图
图2 血栓弹力图仪检测原理及振幅曲线优化
图3 基于DNA水凝胶的纸基比距传感器用于miRNA检测的性能结果
相关结果已发表在ACS Materials Letters上（中国科学院一区，IF = 11.4）。论文第一作者为严承宇，通讯作者为缪鹏研究员。该研究得到国家自然科学基金（82272119）等项目的资助。
链接：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.4c00650
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