导读：

高效的病原体富集和核酸分离对于准确灵敏地诊断传染病，尤其是病原体水平较低的传染病至关重要。近期，有研究人员开发了一种新型的双孔二氧化硅纳米膜嵌入式微流控芯片（BSNFs-chip），该芯片通过独特的纳米结构增强病原体和核酸的富集/分离效率，并结合发光共振能量转移（LRET）技术，实现了对SARS-CoV-2 RNA的高灵敏度、无需聚合物链反应（PCR）的快速检测。相关研究以“Biporous silica nanostructure-induced nanovortex in microfluidics for nucleic acid enrichment, isolation, and PCR-free detection”为题目，发表在期刊《Nature Communications》上。

本文要点：

1、本研究开发了一种新型的双孔二氧化硅纳米膜嵌入式样品制备芯片，用于病原体和核酸的富集/分离。

2、该芯片具有独特的双孔纳米结构，包括大孔层和小孔层，计算模拟证实这些结构能增加表面积并促进纳米涡旋的形成，从而提高捕获效率。

3、与传统方法相比，该芯片的检测限降低了100倍，使用患者样本进行的临床验证证实了该芯片与发光共振能量转移测定相结合时具有卓越的灵敏度。

4、该芯片提高了样品制备效率，而且双孔纳米结构的合成简单直接，为无需聚合物链反应的核酸检测提供了一种前景广阔的解决方案。

全文总结/概括：

双孔二氧化硅纳米膜如何增强病原体和核酸的富集/分离？

1、增大表面积：BSNF通过其独特的大孔和小孔双层结构，显著增加了与病原体和核酸接触的表面积，提供了更多的结合位点。

2、促进纳米涡旋形成：在微流体通道中，BSNF结构能够诱导形成纳米尺度的涡旋，这些涡旋有助于增强流体的混合和物质的传递，从而提高富集效率。

3、滑移流效应：BSNF改善了流体在固体表面的滑移流动特性，减少了流体与表面之间的粘附力，使病原体和核酸更容易接近并被表面捕获。

4、优化的表面化学：BSNF表面经过氨基功能化处理，增强了对病原体和核酸的结合能力。

使用双孔二氧化硅纳米膜嵌入式样品制备芯片进行核酸检测的优势？

1、高灵敏度：BSNFs-芯片通过增加表面积和优化的流体动力学设计，显著提高了对病原体和核酸的捕获效率，实现了比传统方法低100倍的检测限。

2、快速检测：BSNFs-芯片可与发光共振能量转移（LRET）等快速检测技术相结合，缩短从样本采集到结果输出的时间，加速诊断过程。

3、操作简便性：BSNF-芯片的使用简化了样本的富集和分离流程，减少了传统方法中需要的多个步骤，如超速离心等。

4、成本效益：由于BSNFs-芯片的生产成本较低，且减少了对复杂仪器和多次离心的依赖，有助于降低整体检测成本，提高核酸检测的可及性。

5、高稳定性和重复性：BSNFs-芯片的结构稳定性和可重复使用性保证了检测结果的一致性和可靠性，适合于大规模筛查和常规检测。

图1.BSNFs-芯片设计和样品制备过程示意图。

图2.高比表面积BSNF的大规模均匀合成。

图3.BNSF的动态流动剖面。

图4.BSNFs-芯片对病原体和NA的富集/分离评估。

图5.对BSNFs-芯片提取的SARS-CoV-2 RNA进行无需PCR的高灵敏度检测。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45467-w