简单的测试可以预防与氟化物有关的疾病

 
左侧的试管显示了哥斯达黎加采样水的真实阳性结果。中间管是阴性对照。右边的管是阳性对照。图片提供：Julius B. Lucks /西北大学西北大学的合成生物学家开发了一种简单，廉价的新测试，可以检测饮用水中的危险氟化物含量。
只需花费几美分，该系统只需要一点点滴水和轻拂即可：将微小的水滴滴入准备好的试管中，轻拂试管一次即可混合并等待。如果水变黄，则表明存在过量的氟化物(超过了EPA最严格的监管标准)。
这种方法与当前的测试完全不同，后者要花费数百美元，并且经常需要科学专业知识才能使用。
研究人员在西北部的实验室和哥斯达黎加的野外对系统进行了测试，那里的伊拉苏火山附近自然富含氟化物。如果长时间大量食用，氟化物会导致骨骼氟中毒，这是一种使骨骼和关节变硬的痛苦状况。
美国人倾向于想到小剂量的氟化物可以增强牙齿的健康益处。但是在世界其他地方，尤其是在非洲，亚洲和中美洲部分地区，氟化物自然会以危险的消费水平出现。
负责该项目的美国西北航空的朱利叶斯·卢克斯(Julius Lucks)说：“在美国，由于氟化物存在于牙膏和市政供水中，我们一直都在听到有关氟化物的信息。” “它使氟化钙非常坚硬，因此可以增强我们的牙釉质。但是在一定水平上，氟化物也会使关节变硬。在美国，这主要不是问题，但是如果在其他国家，如果氟化钙会使人衰弱，尚未确定和解决。”
该研究于上周(12月13日)在线发表在ACS Synthetic Biology杂志上。
卢克斯(Lucks)是麦考密克工程学院化学与生物工程系的副教授，也是西北大学合成生物学中心的成员。这项工作是与麦考密克化学与生物工程学教授，合成生物学中心主任迈克尔·杰维特(Michael Jewett)合作完成的。研究生Walter Thavarajah，Adam Silverman和Matthew Verosloff领导了这项研究。
西北大学博士候选人Matthew Verosloff从哥斯达黎加的一条河中抽取水样。图片来源：Matthew Verosloff /西北大学现场测试成功
氟化物是一种天然元素，可以从基岩渗入地下水。氟化物在火山灰中也发现，在火山周围的地区特别丰富。
哥斯达黎加拥有三个火山岩测距系统，是在野外对该装置进行测试的自然场所。 Matthew Verosloff博士Lucks实验室的一名候选人前往哥斯达黎加，并从泥坑，池塘和沟渠中取样了各种水样。
卢克斯说：“对这些野外样品进行的每项测试都行得通。” “它在实验室中工作很令人兴奋，但是更重要的是要知道它可以在现场工作。我们希望它对最需要的人来说是一种简单实用的解决方案。我们的目标是使个人有能力进行监控自己的水中存在氟化物。”
怎么运行的
尽管该设备易于使用，但准备好的试管仍具有复杂的合成生物学反应。卢克斯花了多年的时间来了解RNA折叠机制。在他的新测试中，他使用了这种折叠机制。
他解释说：“ RNA折叠到一个小口袋里，等待氟离子。” “离子可以完全适合那个口袋。如果离子出现，则RNA表达一个使水变黄的基因。如果离子不出现，则RNA改变形状并停止该过程。这实际上是一个开关。 ”
根据卢克斯所说，生物已经在自然界中发挥了这种功能。他说：“氟化物对细菌有毒。” “他们利用RNA来感知细胞中的氟化物，然后制造出一种蛋白质将其泵出并排毒。”
Lucks的系统以相同的方式工作。但是，他的测试没有产生蛋白质泵，而是产生了一种可以产生黄色色素的蛋白质酶，因此人们可以一目了然地看到结果。
卢克斯(Lucks)的小组将看起来像一个小棉球的RNA反应冷冻干燥，然后将其放入试管中。以这种形式，该反应是安全且稳定的。试管随附一个小移液管。当移入水中时，移液器正好吸收20微升-只是使反应重新水化所需的一小滴。从那里开始，需要两个小时才能得到结果，Lucks打算在以后的迭代中加快速度。
该论文的第一作者塔瓦拉哈(Thavarajah)说：“我们目前仅限于测试氟化物。” “但是我们正在尝试设计其他RNA来检测各种靶标。”