通过响应性水凝胶中 DNA 的机械张力感知病毒

严重病毒感染的迅速全球传播（通常涉及病毒的新变异）给我们的医疗保健系统带来了重大挑战。这意味着非常需要能够高效且特异性地诊断病毒的工具。为了在地方医疗保健中心广泛应用，此类工具应相对廉价且易于使用。在此，我们讨论了基于病毒结合到 DNA 上时诱导一束预拉伸 DNA 分子产生机械应力，从而实现病毒宏观检测的生物物理潜力。我们表明，DNA 对带电病毒表面的亲和力会诱导双螺旋局部熔解成两条单链 DNA。这一过程沿 DNA 链产生机械应力，导致 DNA 整体收缩。我们的结果表明，当此类 DNA 束被纳入支持基质（如响应性水凝胶）时，病毒的存在确实可能导致基质的显著宏观机械变形。我们讨论了这种效应的生物物理基础，并表征了相关 DNA 熔解转变的物理性质。特别是，我们揭示了系统相关物理参数之间的几个缩放关系。我们推广这种基于 DNA 的检测方法，用于高效和特异性的病毒筛查。