性传播感染（STI）构成了全球重大公共卫生挑战，其发病率持续上升、患病率广泛分布。
沙眼衣原体（CT）、生殖支原体（MG）、解脲脲原体（UU）和淋病奈瑟菌（NG）是最常见的STI病原体，可引起盆腔炎、不孕症、异位妊娠以及女性围产期不良结局等严重后果。人乳头瘤病毒（HPV）则因其高致癌潜力，尤其是高危型别如HPV16和HPV18，与其他STI病原体相比具有更高风险，可导致宫颈癌等重大疾病。
然而，目前仅在临床场所进行的筛查常常导致早期诊断和干预的延迟，进一步加剧疾病负担。隐私顾虑也使患者倾向于延迟就医，阻碍早筛早治并加剧病原体传播。
聚合酶链式反应（PCR）作为经典分子诊断方法，虽然应用广泛，但其耗时长、对设备和操作人员的依赖性强，限制了其在家庭检测和即时检测（POCT）场景下的应用。

CRISPR-Dx系统作为新兴分子诊断工具，正在重新定义核酸检测模式。
与传统PCR相比，CRISPR-Dx兼具快速、灵敏、特异、操作简便等优势，支持家庭自测、现场部署与POCT等多种应用场景。华中科技大学附属同济医院开发了一种基于CRISPR/Cas12a与相变蜡集成的多靶标一管检测系统（Wax-CRISPR），可在30分钟内完成对多种STI病原体的高灵敏、高特异性检测，尤其适用于资源受限地区的居家和现场检测，弥补了现有技术的不足。该团队已于2025年1月21日在《Small》期刊发表题为“Phase Transition of Wax Enabling CRISPR Diagnostics for Automatic At-Home Testing of Multiple Sexually Transmitted Infection Pathogens”的研究成果。

系统设计与工作原理

Wax-CRISPR系统利用蜡的热控相变特性，作为自动化微流控系统的核心元件。在不影响RPA扩增的前提下，蜡可稳定分隔反应组分，避免早期混合所致的非特异性反应，并在加热后释放CRISPR混合物，启动特异性检测反应。该系统适用于检测女性阴道分泌物中的6种常见STI病原体（MG、NG、CT、UU、HPV16和HPV18），可通过“一管一反应”策略，在30分钟内完成检测，且避免两步法带来的扩增产物转移与气溶胶污染问题。配套一次性芯片与便携式检测设备，使其非常适合居家使用及资源受限地区推广。

图1.Wax-CRISPR自检系统的操作流程图与原理示意图。

引物与crRNA设计与验证

本研究针对MG、NG、CT、UU、HPV16和HPV18 共6种靶标病原体分别设计了特异性RPA引物与crRNA，并进行了系统评估。结果显示，所设计探针可有效区分瘤种靶标，亦能准确检测混合感染样本，体现出良好的特异性与敏感性。

图2.Wax-CRISPR系统的检测性能表征

蜡材料的筛选与优化

为确保反应稳定性和自动化可行性，研究筛选出熔点在40°C左右的低熔点蜡，常温下呈固态，可在加热至40°C时迅速液化。通过红蓝染料模拟试剂，实验证实蜡在室温下可有效阻隔反应组分，而加热后可迅速释放并启动反应过程，兼具反应控制与物理隔离双重功能，适配多种非医疗场景。

图3.展示了相变蜡的优化过程

Wax-CRISPR 芯片的开发

为了满足一次性 POCT 设备的要求，该团队开发了一种专为 Wax-CRISPR 系统设计的一次性芯片。Wax-CRISPR 芯片由七层不同厚度的 PMMA 片材构成，由 CO 制成2激光切割。为了集成 Wax-CRISPR 系统的三个组件——上层 CRISPR 层、中间的相变蜡层和下层 RPA——该团队设计了具有三个不同部分的芯片。这些部分从上到下分别是：1） CRISPR 存储部分，包括覆盖层和 CRISPR 层;2） 蜡隔离段;3） RPA 反应和通道部分，包括排气层、液体通道层、RPA 层和基层

图4.Wax-CRISPR芯片的表征

Wax-CRISPR 便携式设备的开发

为了便于在家中进行自我检测或在医疗资源有限的地区使用，该团队开发了一种与 Wax-CRISPR 芯片兼容的低成本便携式设备，构成了 Wax-CRISPR 检测系统的组成部分。该器件的工作原理原理图和内部横截面结构如图 6A 所示。该设备由三个关键模块组成，分别是荧光光学读数模块，加热模块以及震荡模块。

图5.Wax-CRISPR便携式设备的概述

临床样本验证

系统在100例临床阴道分泌物拭子样本中进行了检测评估，结果显示，Wax-CRISPR在6个靶点上的检测表现出色，总体阳性预测值（PPV）、阴性预测值（NPV）、敏感性和特异性分别为98.4%、94.7%、96.8%和97.3%。结果证实该系统在临床样本中具有可靠的检测性能。

图6.临床样本中六种靶标的检测结果

该团队开发的名为 Wax-CRISPR 的自检系统，通过使用相变蜡支持“采样输入，结果输出”方法，用于检测多种 STI 病原体，为患者提供便利并防止气溶胶污染。Wax-CRISPR 结果可靠且准确，朝着有效实施家庭自我检测迈出了重要一步。鉴于 STI 病原体在全球范围内的广泛传播，在经济欠发达地区进行快速有效检测的能力可以显着减少病原体对女性生殖系统造成的身心伤害。该团队相信 Wax-CRISPR 在防止 STI 病原体传播方面具有巨大潜力，尤其是在家庭自我检测场景和初级医疗保健资源有限的地区