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新技术：让血液、尿液样本无需冷藏运输解决医疗难题

2018.3.08

　　在乡村或者偏远地区，一位医生很可能需要将患者的血液或者尿液样本送到数百公里以外的的医院去进行检测。为了保护这些样本的质量，在运输的过程中，需要对样本使用低温运输，但是这对当地的条件来说，可能就是一个难以克服的障碍。

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　　来自华盛顿大学圣路易斯分校（Washington University in St. Louis）的研究人员通过开发一种新的低成本技术，在样品中围绕蛋白质生物标志物建立起保护屏障，从而消除了对冷藏的需求。通过使用这种方法，样品可以保持95%的纯度以及做医疗决定所需要的重要信息。

　　研究团队由工程与应用科学学院机械工程与材料科学副教授Srikanth Singamaneni领导。他们用一种有孔纳米材料，通过在分子周围生长的晶体，将血液和尿液样本中的蛋白质生物标记物收缩。然后，他们将收缩包装的分子转移到标准的实验室滤纸上。一旦干燥，纸张可以在任何温度下运到实验室进行测试。

　　Singamaneni说：“一旦你准备好分析样品，你就可以把所有的东西从纸上提取出来。”“我们证明了这种方法保持了生物标本的完整性。”

　　研究发表在了最近的《Chemistry of Materials》上，使用了一种新兴的金属-有机框架纳米材料，可以用于例如血液、尿液、血清和血浆的生物标本。这种低廉可行的方法具有广泛的应用潜力，研究人员表示，对于发展中国家和一些医疗、用电有限制的地区，例如资源有限的乡村、非现场诊疗和筛查等，会有很好的帮助。

　　在一年多之前，研究团队在《Advanced Materials》上发表了一篇文章，介绍了使用附着在金纳米棒上的金属有机框架消除了对芯片制冷的需求。这种方法可以实现抗体在室温下保存一周，尽管在使用之前需要将保护层去除。

　　“我们问为什么我们不能用同样的技术来保存生物标本，而不是保存生物传感器，”Singamaneni说。“这个实现要求我们克服一些关键的障碍，因为相比于在溶液中，它们在基底上时的保护是不一样的。”

　　华盛顿大学团队运输生物标本的新方法的示意图。这种方法消除了目前使用冷链运输的方式。图片来源：Washington University in St. Louis

　　为了测试他们的技术，研究小组使用了人工尿液样本，其中加入了中性粒细胞凝胶(NGAL)，这是一种急性肾损伤的生物标志物；血液样本中加入了CA-125，这是卵巢癌的一种生物标志物。研究小组将样品与纳米多孔材料ZIF-8 的前体混合，并在室温下将其晾干。使用标准的生物分析技术，研究小组确定，使用ZIF-8封装的样品中有95%以上的NGAL得到了保存。

　　研究小组还对3例急性肾损伤患者的尿液样本进行了检测。通过使用新方法，储存在室温下的样品中得到保的NGAL在90%以上，而没有ZIF-8封装的对照样品只有不到30%的NGAL。

　　类似的，血液样本中含有CA-125，而由ZIF-8封装的血液样本的保存率约为85%，而没有封装的血液样本的保存率为50%或更低。

　　为了测试这个方法在现实世界中的应用，研究人员将这些干燥的样本放在一个标准的信封里，然后通过普通邮件发送给加州的一位同事，后者将这些样本寄回华盛顿大学。研究人员在为期10天的往返旅行后对样本进行了测试，发现90%的NGAL分子被保留了下来。

　　为了确保这种方法可以真正应用与资源有限的环境，该团队已经与大学的技术管理办公室合作，为这项技术申请ZL，并计划将其开发成可用于医疗卫生行业的产品。最终，他们设想了一套生物试剂盒，其中包括ZIF-8前体、纸条和其他材料，这些材料可以让病人在服务不足的地方准备自己的血液和尿液样本，送到医院或实验室。

　　下一步，团队将致力于将这项技术从实验室推向商业化，以帮助更多人。在那些资源有限的艰苦地区或灾区，或其他紧急医疗条件下，这种无需冷藏的样本保存方式将为医护人员提供必要的帮助。

纳米材料标本有机框架

康健新视野

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