用于实现快速即时基因检测的微型聚焦超声提取（FUSE）系统的开发与表征

即时（POC）分子检测使得在需求现场或其附近开展快速且便捷的检测成为可能，从而促进了临床、野外及工业环境中的及时决策。尽管取得了这些进展，分子检测平台在从复杂组织基质中制备DNA方面的能力仍然有限，因而其适用范围局限于较窄的样本类型。为解决样本制备效率低下的问题，研究人员开发了聚焦超声提取（FUSE）技术，用于从坚韧的组织基质中快速释放DNA。FUSE通过施加能够产生空化气泡云的高压超声脉冲，使目标组织解体并释放DNA。在先前的研究中，FUSE采用大型实验室设备实施。本文设计并测试了一种微型化FUSE装置，以实现即时DNA样本制备。基于既往FUSE实验结果确定设计约束条件，并依据这些指标制造了一种750 kHz圆柱形换能器。研究测量了其压力输出，并通过高速光学成像证实，该换能器能够在所定义的焦域内产生持续空化。研究还评估了从鱼类组织和木材组织中提取DNA的可行性，结果表明，该装置能够从这两类组织中释放出质量足以进行基于PCR检测的DNA。这些结果展示了该装置从复杂样本中快速提取DNA的潜力，并有望拓展分子检测平台的适用范围。

即时检测（point-of-care，POC）分子检测技术使得人们能够在需求现场或其附近快速、便捷地开展检测，从而促进临床、野外及工业环境中的及时决策。尽管取得了这些进展，分子检测平台在复杂组织基质中进行DNA制备的能力仍然有限，因而其适用范围受到限制，仅能覆盖较为狭窄的样本类型。为解决样本制备效率低下的问题，研究人员开发了聚焦超声提取（focused ultrasound extraction，FUSE）技术，用于从坚韧的组织基质中快速释放DNA。FUSE通过施加高压超声脉冲产生空化气泡云，使目标组织解体并释放DNA。在先前的研究中，FUSE采用大型实验室设备实施。本研究设计并测试了一种微型化FUSE装置，以实现POC DNA样本制备。基于既往FUSE实验结果确定了设计约束条件，并依据这些指标制造了一种750 kHz圆柱形换能器。研究人员测量了其压力输出，并通过高速光学成像证实，该换能器能够在预定焦域内产生持续空化。研究进一步评估了从鱼类组织和木材组织中提取DNA的可行性，结果表明，该装置能够从这两类组织中释放出质量足以满足基于PCR检测要求的DNA。这些结果证明，该装置有望从复杂样本中快速提取DNA，并拓展分子检测平台的适用范围。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.24.754152v1?rss=1

🏷️ 即时分子检测 聚焦超声提取 DNA样本制备 空化效应 PCR检测 微型超声换能器