袁若&李朝辉Anal. Chem.：电化学生物传感器用于多重生物标志物的超灵敏检测！

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研究内容

近日，西南大学袁若教授研究团队和郑州大学李朝辉教授通过靶向控制捕获和释放载有信号探针的DNA纳米管，开发了一种超灵敏和多功能的电化学生物传感器，用于超灵敏检测两种不同类型的癌症相关生物标志物microRNA-21(miRNA-21)和谷胱甘肽(GSH）。最终实现了对miRNA-21和GSH的超灵敏检测，检测限低至32.6 aM和0.379 nM。

相关工作以“Versatile Electrochemical Biosensor Based on the Target-Controlled Capture and Release of DNA Nanotubes for the Ultrasensitive Detection of Multiplexed Biomarkers”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

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研究要点

要点1. 在该系统中，靶标1（miRNA-21）首先触发双链特异性核酸酶（DSN）辅助循环扩增，产生大量二硫键连接的DNA链（DL），可有效捕获DNA纳米管固定亚甲蓝（MB）产生显着的电化学信号，实现对miRNA-21的超灵敏检测，检测限低至32.6 aM。

要点2. 在存在靶标2(GSH)的情况下，DL上的硫醇-二硫键交换反应显着降低了电化学信号，从而将MB固定化的DNA纳米管从传感界面释放出来，从而实现了具有检测限的GSH的灵敏分析0.379 nM。

要点3. 该策略可以实现对不同类型生物标志物的超灵敏检测，从而显着减少当前传感方法对单一生物标志物或同类型生物标志物的假阳性反应，显着提高早期癌症诊断的准确性和精确度。同时，所提出的电化学生物传感器可实现四次以上的目标再生分析，与传统的生物传感分析相比，可以显着提高分析效率。

这项研究可能会为设计一个多功能的传感平台开辟新的见解，并鼓励在早期疾病诊断和生化研究领域检测不同类型的生物标志物进行更深入的探索。

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研究图文

图1. (A) 修饰电极的CV和(B)EIS表征：(a) 裸GCE；(b) depAu/GCE；(c) SD/depAu/GCE；(d) MCH/SD/depAu/GCE；(e) DL/MCH/SD/depAu/GCE和(f) DNA纳米管/DL/MCH/SD/depAu/GCE。(C) 控制实验的示意图和(D)与/不与目标1(miRNA-21)和目标2(GSH)一起孵育的拟议传感平台的相应SWV响应。

图2. (A) DSN辅助策略的PAGE表征：泳道1，S；泳道2，S+DSN；泳道3，miRNA-21；泳道4，miRNA-21+DSN；泳道5，S+miRNA-21和泳道6，S+miRNA-21+DSN。(B) DNA纳米管的PAGE分析：泳道1，a；泳道2，b；泳道3，c；泳道4，d；泳道5，e；和泳道6，DNA纳米管。(C) DNA纳米管的AFM图像和(D)相应的高度分析。

图3. (A) 目标1(miRNA-21)浓度范围为100 aM至1 nM（曲线a-h）的生物传感器的SWV响应。(B) SWV强度的校准曲线和miRNA-21浓度的对数。(C) SWV电流在1 nM至10 mM范围内的各种浓度的目标2(GSH)（曲线a-h）。(D) 电流对GSH浓度对数的依赖性。(E)再生和(F)构建的生物传感器的相应峰值电流分别朝向10 pM 目标1(miRNA-21)和100 μM目标2(GSH)。

图4. (A, B) 设计的生物传感器分别针对目标1(miRNA-21)和目标2(GSH)的特异性、(C、D) 稳定性和(E, F)可重复性。E和F中的红色直方图显示了平均电化学响应。

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文献详情

Versatile Electrochemical Biosensor Based on the Target-Controlled Capture and Release of DNA Nanotubes for the Ultrasensitive Detection of Multiplexed Biomarkers

Lingqi Kong, Zeshuai Han, Mingzhou Zhao, Xiaolong Zhang, Ying Zhuo, Yaqin Chai, Zhaohui Li,* Ruo Yuan*

Anal. Chem.

DOI: 10.1021/acs.analchem.2c02541