聚合酶链反应（PCR）由Kary Mullis于1983年发明，通过指数级快速扩增目标DNA序列，彻底改变了分子生物学[30]。如今，PCR已成为从分子诊断[28]、[32]、[35]到基因表达分析[12]、[26]、[34]以及法医学[27]、[46]等多个学科的基石。PCR使用一种耐热聚合酶（通常是Taq聚合酶），通过变性、退火和延伸三个步骤在DNA模板上延伸引物。为了提高分析灵敏度，已经开发出了多种PCR变体（如qPCR、dPCR等）[10]。
尽管PCR非常稳健，但它容易受到复杂环境和生物来源的基质中提取的化学化合物的抑制，这些化合物通常被称为PCR抑制剂[44]。
其中一种常见的抑制剂是富里酸——一种多酚类腐殖质物质，来源于植物和微生物的分解[14]。富里酸普遍存在于土壤、泥炭和富含腐殖质的环境中，在从户外犯罪现场、腐烂尸体或挖掘出的法医样本中经常被检测到[29]、[3]。它的存在会导致等位基因丢失、峰值高度降低以及短串联重复序列（STR）分析失败，从而影响DNA证据的完整性[11]、[18]、[39]、[40]、[8]。尽管富里酸经常与腐殖质一起进行分析，但其具体的抑制机制尚不明确[11]。提出的机制包括富里酸与DNA聚合酶的直接相互作用，导致构象变化[43]、Mg²⁺离子的螯合[17]、引物-模板杂交的抑制以及荧光猝灭[1]、[39]。
因此，在法医DNA分型中克服富里酸的抑制作用至关重要。尽管采用了多种策略，如样品稀释（Wang等人，2017年）、使用PCR添加剂以及辅助剂（如牛血清白蛋白（BSA）[22]、[9]或聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（Young等人，1993年），但效果有限。值得注意的是，尽管BSA被广泛使用，但它存在一些固有的缺点[16]、[33]。BSA的性能依赖于浓度（500 µg/ml），受位点和聚合酶类型的影响，并且批次间存在差异；此外，对于大分子量的腐殖质抑制剂，其抑制效果有限，尤其是在极高浓度下[16]、[33]、[41]、[48]。因此建议在扩增反应前优化BSA的浓度。这些缺点共同凸显了需要更强大、更通用和多功能的辅助剂的必要性。
尽管存在这些缺点，纳米粒子的独特物理化学特性为更有效地解决PCR抑制问题提供了可行的方法。在这方面，金纳米粒子具有高表面积与体积比、良好的生物相容性以及可调节的表面化学性质，可以优化其与抑制剂的相互作用同时保持酶活性[45]。有研究表明，将BSA作为AuNPs的涂层可以增强其结合亲和力和抗抑制能力[42]。然而，目前尚不清楚这种BSA包覆的AuNPs能在多大程度上有效且特异性地对抗富里酸的抑制作用，同时不受浓度依赖性参数、结构限制和游离BSA的不可预测性的影响。克服这一挑战是开发更耐用、更具适应性、高效且能耐受复杂法医样本基质的PCR辅助协议的前提。
本研究详细探讨了富里酸对PCR的抑制作用，以及裸露AuNPs和BSA功能化AuNPs的缓解效果。通过分子对接和分子动力学模拟，结合后续的荧光结合实验和功能性STR分析，本研究提供了机制性和实用性的信息。这些成果可直接应用于法医分子生物学，允许从受污染的样本中进行有效的STR分析，并提供了一种功能性纳米杂交策略，以改善不利法医环境下的PCR效率。
