Angew. Chem. ：空间预组织杂交链式反应实现炎症早期诊断 – 化学慧

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生命系统通过精准的空间组织，促进信息传递与化学反应。受此启发，科学家设计了各种人工结构，将反应物固定在纳米支架上，提升局部浓度，加速特定反应，减少干扰，避免副反应。然而，现有方法的局限性在于不能对反应物进行精准排布，不合理的空间分布反而会对反应速率和效率产生负作用。

近日，南京大学的于涵洋教授、姜硕星副教授和李喆教授合作设计了一种用于炎症早期诊断的生物纳米传感器（TRI-HCR）。其中，杂交链式反应（HCR）探针被以纳米级精度排布在三角形DNA折纸纳米结构（TRI）上，通过调控探针之间的距离、数量和排列模式，以实现高效的信号放大。与传统的HCR相比，TRI-HCR在反应速率、效率和灵敏度上均有显著的提高（图1）。

图1. TRI-HCR的设计和优化。

随后，作者将优化的TRI-HCR用于炎症标志物iNOS mRNA的检测。在急性痛风性关节炎（AGA）小鼠模型中，TRI-HCR能够在注射后5分钟内快速诊断炎症的发生。特别是在炎症初期（炎症发生1小时内），TRI-HCR的结果明显早于组织学检查的结果（图2）。

图2. 在急性痛风性关节炎小鼠模型中，TRI-HCR实现炎症标志物的早期检测。

同样地，TRI-HCR在脓毒症相关急性肾损伤（SA-AKI）小鼠模型中也实现了炎症的早期（炎症发生1小时内）和快速（探针注射后5分钟内）诊断（图3）。

图3. 在脓毒症相关急性肾损伤小鼠模型中，TRI-HCR实现炎症标志物的早期检测。

综上，通过精准空间预组织策略，TRI-HCR提高了信号放大的速率和效率，实现了炎症的早期诊断。TRI-HCR作为一种识别生物标志物的多功能工具，未来有望用于更广泛的诊断场景，从而对炎症和其他疾病进行更早、更精确的干预。

论文信息

Spatially Preorganized Hybridization Chain Reaction for the Prompt Diagnosis of Inflammation

Bin Jia, Jingru Ge, Yuxuan Ma, Xiaolei Sun, Zhe Li, Shuoxing Jiang, Hanyang Yu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202421022

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