找到一种快速、廉价的方法检测特定的细菌和病毒菌株，对食品安全、水质、环境保护和人类健康都非常重要。然而，目前检测致病细菌如大肠杆菌菌株的方法需要耗时的生物细胞培养或依赖昂贵实验室设备的DNA扩增方法。
现在，加州大学戴维斯分校电气和计算机工程副教授乔希希哈(Josh Hihath)和他在华盛顿大学和土耳其安卡拉TOBB经济技术大学的同事们已经改造了一种叫做单分子的分子电子设备，用于检测已知会导致疾病的大肠杆菌菌株的核糖核酸。研究结果今天(11月5日)在线发表在《自然纳米技术》杂志上。
“可靠、高效和廉价地检测和鉴定大肠杆菌等特定微生物菌株是生物学和健康科学的一大挑战，”Hihath说。“我们的技术可以为快速直接检测病原体、抗生素耐药菌株和癌症生物标志物铺平道路。”
hihas和他的团队专注于大肠杆菌，因为它是一种常见的病原体，很容易在食物供应中发现，但它可能不会以良性形式引起疾病。大肠杆菌中最大的菌株，称为大肠杆菌O157: H7，会产生一种叫做志贺毒素的有毒物质，会导致血性腹泻、肾衰竭甚至死亡。
单分子切割连接装置由两个在原子水平上具有尖锐界面的金属电极组成，它们在感兴趣的液体溶液中接触，例如含有来自大肠杆菌的RNA序列的溶液。当电极接触并拉开时，施加偏压并测量电流。这个过程重复数百或数千次，以确定单个分子的电导。
“我们问的一个问题是，需要多少个序列变化才能导致电导率发生有意义的变化？”赫斯说。“我们能改变的最小的事情就是单个基数，所以我们决定看看能否测量单个基数的变化。”
通过用化学连接剂测试与脱氧核糖核酸结合的短序列核糖核酸，研究小组检查了能产生志贺毒素的大肠杆菌的序列。他们的研究结果表明，单碱基变化引起的RNA抗性的变化是可以测量的，这使得他们不仅可以看到序列是大肠杆菌，还可以看到产志贺毒素大肠杆菌的特异性菌株。
他补充说：“一个能够选择性识别DNA或RNA短序列的系统，为开发适合各种应用的电子传感器平台开辟了新的途径。“最后，我们希望能够从真实生物中提取RNA样本，并在传感平台上测量它们的电导率。”
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