环境监测展了解到，近日，南方科技大学生物医学工程系张博副教授团队在《Water Research》（《水研究》）期刊发表研究成果，推出一种表面电位可调磁性纳米材料（TPMP），破解环境核酸提取效率低、成本高的行业难题。该材料支撑的核酸富集技术，能在 1 小时内回收水样中 90% 的 DNA 与 RNA，且对游离核酸、胞内核酸、病毒核酸等多种形态环境核酸均有高效提取能力，还具备可复用、成本低的优势，为环境监测技术升级提供新路径。

环境核酸（eNA）是生物释放到环境中的核酸分子，包含丰富生物信息。基于水环境 eNA 的监测技术，因非侵入采样、操作便捷、信息量大的特点，已广泛用于生态学研究、病原体监测、污染溯源等领域，既为环境保护和公共卫生防护提供支撑，也为相关政策制定提供科学依据。

不过，随着环境管理对实时数据需求增加，大规模、高频率 eNA 分析成为常态，现有提取技术却暴露出明显短板。环境水样体积大但 eNA 浓度低，且 eNA 形态多样，传统方法难以应对：乙醇沉淀法、离心柱法、传统磁性法耗时久、成本高，不适合大体积水样处理；应用最广的膜过滤法，虽能捕获细胞提取胞内核酸，却会让大量胞外 eNA（如游离 eNA、病毒 eNA）随滤液流失，导致微生物群落结构、抗生素抗性基因（ARG）等关键信息缺失，还限制了水传播病毒监测应用。而现有胞外 eNA 富集方法，要么操作复杂，要么依赖昂贵设备，难以规模化推广。

针对这些问题，张博团队研发的 TPMP 技术实现多方面突破。依托表面电位可调特性，该材料 60 分钟内即可完成核酸提取，除 90% 高回收率外，还能实现 100-1000 倍核酸富集，且对不同片段长度的游离核酸、胞内核酸、病毒核酸均能高效回收。在五类真实水样的 eDNA 提取实验中，TPMP 技术的回收产率比常规方法提升 1.2-11.8 倍，处理时间从数小时压缩至 1 小时内，同时材料可多次循环使用且性能稳定，大幅降低长期监测成本。

该技术还为胞外 eNA 研究提供新可能。团队通过测序发现，胞外 eNA 包含环境压力下裂解微生物的信息，其微生物组成与胞内 eNA 差异显著，还携带裂解宿主释放的病毒信息，为病毒 - 宿主相互作用研究补充完整数据。更关键的是，高风险 ARG（如与病毒、病原体相关的 ARG）在胞外 eNA 中高度富集，凸显这类 eNA 监测的重要性。

环境监测展观察到，目前，研究团队已基于 TPMP 技术搭建常态化环境监测平台，成功追踪 ARG 热点区域的基线水平与季节性波动。未来，该技术有望进一步拓展至生态调查、ARG 与病原体筛查等领域，为环境监测提供更高效的解决方案。

来源：今日头条

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