COVID-19疫情清楚地表明，我们迫切需要更有效的手段来快速筛查危险病原体和物质。其中一种常被忽视的化合物是脂多糖（LPS），通常被称为“内毒素”。
这种分子存在于革兰氏阴性菌的外膜中，对人体健康构成严重威胁。它能够引发强烈的免疫反应，导致发热和炎症。在最严重的情况下，可能引发败血症并导致器官衰竭。
令人意外的是，尽管这种毒素无处不在，但有效检测LPS的手段却寥寥无几。当前的金标准是鲎试剂裂解液（LAL）测试。由于该测试必须在洁净的实验室环境中手动进行，过程可能耗时数小时且费用高昂。
虽然还有其他检测LPS的方法，但它们同样耗时或复杂。这样的延误有时会严重影响医院和制药公司的决策。
在这种背景下，日本的一个研究团队提出了一种新策略，能够快速检测可溶性样品中的LPS。在他们最新发表在《分析化学》杂志上的研究中，该团队展示了一个有前景的平台，可能会彻底改变我们筛查LPS的方式。
该研究的第一作者是Hiroshi Kimoto，他是日本上智大学的博士生，同时也是野村微科学株式会社技术开发部的成员。研究由上智大学的Takashi Hayashita和Takeshi Hashimoto以及埼玉大学的Yota Suzuki共同撰写。
所提出的LPS分析系统的核心是一个名为Zn-dpa-C2OPy的荧光化学传感器。该化合物被设计为选择性地与LPS结合，展现出独特的荧光特性。当不与LPS结合时，它会形成小的球形囊泡，在紫外线激发下发出特定波长的光。
然而，在LPS存在的情况下，化学传感器会在溶液中与毒素形成复杂的聚集体；这些聚集体在结构上与单独的化学传感器或LPS的聚集体不同。当紫外线激发时，化学传感器-LPS聚集体会发出完全不同波长的光，并通过光谱测量进一步确认其存在。
为了实现高通量的LPS检测，研究人员将化学传感器与流动注射分析（FIA）系统及自行开发的双波长荧光光度计结合使用。该系统使得研究人员能够轻松将感兴趣的液体样品与已知量的化学传感器混合，然后将混合物送入荧光光度计，测量对LPS的荧光响应。根据荧光强度的比值，可以估算样品中LPS的浓度。
该系统的一个主要优点是其速度。Kimoto表示：“从样品收集到分析结果仅需一分钟，每小时可处理36个样品，这使得该技术极为快速高效。”
除了高通量外，所提出的化学传感器在定量LPS方面也表现出高灵敏度和稳定性。实际上，该化学传感器的检测限为11 pM（皮摩尔），低于其他报道的用于LPS检测的小分子化学传感器。这意味着它能够检测到比其他替代方法更低浓度的LPS。
此外，基于化学传感器的分析系统简单且对动物无害——其他传统的LPS检测方法使用动物资源，可能会对这些动物造成伤害。这使得该系统成为水、临床或药物样品中LPS和细菌污染的实用有效的检测工具。
展望这项工作的长期影响，Kimoto先生评论道：“基于这项研究，在线内毒素监测仪将被开发出来，并可在实际应用中使用。这种监测器可以安装在药品生产现场、医院床边和重症监护病房，以持续监测药品（如注射用水）或感染患者血液中的内毒素浓度。”
随着该领域的进一步研究，内毒素的威胁将在不久的将来降到最低，从而使医院更加安全，并改善对细菌性疾病的诊断程序。
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