新技術：讓血液、尿液樣本無需冷藏運輸解決醫療難題

　　在鄉村或者偏遠地區，一位醫生很可能需要將患者的血液或者尿液樣本送到數百公里以外的的醫院去進行檢測。為了保護這些樣本的質量，在運輸的過程中，需要對樣本使用低溫運輸，但是這對當地的條件來說，可能就是一個難以克服的障礙。

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　　來自華盛頓大學圣路易斯分校（Washington University in St. Louis）的研究人員通過開發一種新的低成本技術，在樣品中圍繞蛋白質生物標志物建立起保護屏障，從而消除了對冷藏的需求。通過使用這種方法，樣品可以保持95%的純度以及做醫療決定所需要的重要信息。

　　研究團隊由工程與應用科學學院機械工程與材料科學副教授Srikanth Singamaneni領導。他們用一種有孔納米材料，通過在分子周圍生長的晶體，將血液和尿液樣本中的蛋白質生物標記物收縮。然后，他們將收縮包裝的分子轉移到標準的實驗室濾紙上。一旦干燥，紙張可以在任何溫度下運到實驗室進行測試。

　　Singamaneni說：“一旦你準備好分析樣品，你就可以把所有的東西從紙上提取出來。”“我們證明了這種方法保持了生物標本的完整性。”

　　研究發表在了最近的《Chemistry of Materials》上，使用了一種新興的金屬-有機框架納米材料，可以用于例如血液、尿液、血清和血漿的生物標本。這種低廉可行的方法具有廣泛的應用潛力，研究人員表示，對于發展中國家和一些醫療、用電有限制的地區，例如資源有限的鄉村、非現場診療和篩查等，會有很好的幫助。

　　在一年多之前，研究團隊在《Advanced Materials》上發表了一篇文章，介紹了使用附著在金納米棒上的金屬有機框架消除了對芯片制冷的需求。這種方法可以實現抗體在室溫下保存一周，盡管在使用之前需要將保護層去除。

　　“我們問為什么我們不能用同樣的技術來保存生物標本，而不是保存生物傳感器，”Singamaneni說。“這個實現要求我們克服一些關鍵的障礙，因為相比于在溶液中，它們在基底上時的保護是不一樣的。”

　　華盛頓大學團隊運輸生物標本的新方法的示意圖。這種方法消除了目前使用冷鏈運輸的方式。圖片來源：Washington University in St. Louis

　　為了測試他們的技術，研究小組使用了人工尿液樣本，其中加入了中性粒細胞凝膠(NGAL)，這是一種急性腎損傷的生物標志物；血液樣本中加入了CA-125，這是卵巢癌的一種生物標志物。研究小組將樣品與納米多孔材料ZIF-8 的前體混合，并在室溫下將其晾干。使用標準的生物分析技術，研究小組確定，使用ZIF-8封裝的樣品中有95%以上的NGAL得到了保存。

　　研究小組還對3例急性腎損傷患者的尿液樣本進行了檢測。通過使用新方法，儲存在室溫下的樣品中得到保的NGAL在90%以上，而沒有ZIF-8封裝的對照樣品只有不到30%的NGAL。

　　類似的，血液樣本中含有CA-125，而由ZIF-8封裝的血液樣本的保存率約為85%，而沒有封裝的血液樣本的保存率為50%或更低。

　　為了測試這個方法在現實世界中的應用，研究人員將這些干燥的樣本放在一個標準的信封里，然后通過普通郵件發送給加州的一位同事，后者將這些樣本寄回華盛頓大學。研究人員在為期10天的往返旅行后對樣本進行了測試，發現90%的NGAL分子被保留了下來。

　　為了確保這種方法可以真正應用與資源有限的環境，該團隊已經與大學的技術管理辦公室合作，為這項技術申請ZL，并計劃將其開發成可用于醫療衛生行業的產品。最終，他們設想了一套生物試劑盒，其中包括ZIF-8前體、紙條和其他材料，這些材料可以讓病人在服務不足的地方準備自己的血液和尿液樣本，送到醫院或實驗室。

　　下一步，團隊將致力于將這項技術從實驗室推向商業化，以幫助更多人。在那些資源有限的艱苦地區或災區，或其他緊急醫療條件下，這種無需冷藏的樣本保存方式將為醫護人員提供必要的幫助。