【原】袁若&柴雅琴Anal. Chem.：近红外驱动纳米火箭状快速超灵敏检测miRNA!

崛步化学 2023-08-26 发布于北京

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研究内容

近日，西南大学袁若和柴雅琴设计了一种高效的近红外驱动纳米火箭(NIDNR)，通过引入AuNS作为核来获得新的光驱动力，从而有效地提高了运动能力，并将其用于构建用于检测靶miRNA-221的超灵敏电化学生物传感器。该传感器的检测限(LOD)低至2.95 aM，并实现了对人肝细胞癌细胞(MHCC97L)和HeLa的真实生物样品的实时检测。相关工作以“Near-Infrared-Driven Nanorocket for Rapid and Ultrasensitive Detection of MicroRNA”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.与传统的纳米材料组成的纳米机器(NMs)相比，由于局域表面等离子体(LSP)的额外光热驱动力，NIDNR具有更好的动力学和热力学性能。NIDNR的整个反应时间降到了15分钟，几乎是传统基于DNA的NMs的8倍多。

要点2. NIDNR成功应用于开发一种用于快速灵敏检测miRNA的电化学生物传感平台。NIDNR是通过用DNAzyme(D)对金纳米星进行密集功能化来构建的，DNAzyme被DNA保护支架(P)部分密封。然后，一旦靶miRNA-221取代P形成双链P-miRNA，DNA酶就可以被快速激活。接下来，燃料DNA(F)可以进一步与双链P-miRNA杂交形成双链F-P，并释放miRNA-221参与下一个反应。通过这种方式，大量的脱氧核酶可以被微量的输入miRNA-221激活。随后，引入活性NIDNR来识别和切割在Mg²⁺的帮助下在电极上预修饰的底物发夹(H1)中的特定RNA磷酸二酯键。重要的是，这种移动过程可以在光照射下加速，导致Fc从电极表面释放，电化学信号响应显著降低。

要点3.开发的生物传感器实现了对miRNA-221的超灵敏检测，检测限低至2.95 aM，并实现了对人肝细胞癌细胞(MHCC97L)和HeLa的真实生物样品的实时检测，从而为设计更通用的DNA纳米机器提供了创新的见解，用于生物传感平台构建和临床样本检测的最终应用。

研究图文

图1. 具有一个长分支(比例尺：50 nm)的（A）AuNS和（B）NIDNR的TEM。

图2.（A）具有一个长分支的AuNS的TEM和（B）在λ=808 nm处具有近场增强的AuNS模拟。

图3.（A）激光照射时间对SWV响应的影响和（B）金纳米星的大小(30、35、40、45、50和55 nm)对1 nM miRNA-221的电流响应的影响(误差条，SD，n=3)。

图4.（A）不同金纳米颗粒的电流信号响应((a)NIDNR；(b)无光NIDNR和(c)金纳米粒子)与1 nM miRNA-221；（B）NIDNR和普通金纳米粒子在辐照下的SWV响应。

图5.（A）生物传感器在不同浓度的miRNA-221的SWV曲线：(a) 0 fM；(b) 10 aM；(c) 100 aM；(d)1 fM；(e) 10fM；(f) 100 fM；(g) 1 pM；(h) 10 pM；(i) 100 pM；(j) 1 nM。（B）SWV电流值相对于靶miRNA-221浓度的对数的校准图。