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生物传感器平台承诺快速,低成本地检测水污染

16 Jul 2020 本·刘易斯 
罗莎琳德
使用ROSALIND进行测试的水样会指示存在不同的水污染物。 (礼貌:西北大学)

世界上80%的人口面临着水不安全的风险,因此显然需要一种快速,简单而可靠的方法来测试水中的各种污染物。 朱利叶斯·卢克斯 和他的团队 西北大学 相信他们有答案。它的名字叫ROSALIND-通过配体诱导激活的RNA输出传感器。

在他们最近的研究中,发表于 自然生物技术,卢克斯和他的团队没有’发明一种复杂的新技术。取而代之的是,他们利用了自然界已经发展起来的优雅解决方案来“品尝”水的内含物。这种方法可以对多达17种不同的水污染物进行简单的阳性或阴性测试,并且可以在数分钟内完成。

大自然的新用途

研究人员的方法是采用分子机械(包括DNA,RNA和蛋白质),并根据自己的需要对其进行重新编程。在这种情况下,这种机器来自细菌细胞,并使用通常将DNA的遗传密码复制为信使形式的成分,转化为细胞的组成部分。相反,该团队重新设计了这些分子机器,使其在细胞外工作以达到新的目的。

通常,DNA在细胞需要密码时被复制。对于此测试平台,该控件仅在存在特定的水污染物时才用于触发DNA复制。将要测试的水样品在预先装有这些分子机器的试管中混合。当存在污染物时,机器会复制出一个使管道中点亮的信使表格-发出人眼可以轻易看到的信号。这使ROSALIND可以将我们无法看到的污染物变成我们不能错过的光信号。

重要的是,首字母缩写词ROSALIND也是对罗莎琳德·富兰克林的荣誉,罗莎琳德·富兰克林的工作对发现DNA双螺旋结构至关重要。根据卢克斯所说,“她的工作最终使我们得以学习如何对DNA进行重新编程以使其发挥作用”。他指出,富兰克林(Franklin)诞辰100周年将与该研究发表的同一个月。

将技术带到需要的地方

卢克斯表示,虽然目前的水质测试方法需要大量的专业知识和设备,这使它们昂贵,但ROSALIND却有所不同。他解释说:“我们提供的技术使任何人都可以直接测试自己的水,并在几分钟之内知道他们是否受到污染。” “使用起来非常简单,我们可以将其交到最需要它的人手中。”研究人员在现场测试了他们的方法,该方法成功地与金标准实验室测试(火焰原子吸收光谱法)的结果相匹配,同时速度更快,价格更便宜。

将技术掌握在人们手中不仅意味着使其更便宜,而且还使其易于使用。在细胞外使用分子机器可以将它们冷冻干燥,从而使所有组件保持稳定,直到需要它们为止。用户所需要做的就是加一滴水。该过程不仅简单,而且整个系统具有高度的灵活性。目前,可以检测到17种不同的污染物-包括有毒金属,抗生素和个人护理产品添加剂-ROSALIND可以很容易地进行更新以在将来添加更多相关的污染物。

此前,卢克斯(Lucks)曾试图在自己的家中对水进行测试,但沮丧地发现这是一项困难或不可能的任务。他说:“为了确保获得安全,清洁的饮用水,我们需要能够轻松监控水质的技术。”随着研究人员从在实验室中创建概念到通过一家初创公司开发该平台的过程中, 茎环,卢克斯希望ROSALIND能够尽快将水测试技术带入大众。

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