【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近期，中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究員繆鵬課題組發(fā)展了基于“手拉手”式DNA納米結(jié)構(gòu)組裝的設(shè)計(jì)，并基于亞甲基藍(lán)/紅色熒光碳量子點(diǎn)開(kāi)發(fā)了一種新型的針對(duì)循環(huán)腫瘤DNA的電化學(xué)/熒光雙模傳感器。
電化學(xué)傳感器是利用待測(cè)物所引發(fā)的電信號(hào)變化與濃度或其他物理量之間存在的相關(guān)性關(guān)系進(jìn)而定性或定量分析的一種方法。熒光傳感器則是通過(guò)將待測(cè)物與識(shí)別基團(tuán)特異性結(jié)合的信息傳遞給熒光基團(tuán)，引發(fā)熒光強(qiáng)度或發(fā)射波長(zhǎng)的改變實(shí)現(xiàn)定性或定量檢測(cè)的方法。
這兩種技術(shù)所涉及的信號(hào)源及構(gòu)建方法往往差異較大。在同一體系中采用兩種技術(shù)進(jìn)行同步檢測(cè)不僅能夠有效提高檢測(cè)準(zhǔn)確性，還能夠降低所獲取信號(hào)受到背景信號(hào)、儀器波動(dòng)等因素的影響，在基礎(chǔ)研究、環(huán)境檢測(cè)、臨床檢驗(yàn)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
研究人員將發(fā)卡探針A固定于電極表面；與目標(biāo)核酸反應(yīng)后，游離的單鏈區(qū)域可用于打開(kāi)發(fā)卡探針B；同理，發(fā)卡探針C可通過(guò)類似的反應(yīng)結(jié)合為Y型結(jié)構(gòu)并置換出目標(biāo)核酸序列用于循環(huán)反應(yīng)；相鄰結(jié)構(gòu)間的單鏈可以進(jìn)一步結(jié)合形成大型組裝體。反應(yīng)的可行性可通過(guò)理論計(jì)算與凝膠電泳成像證實(shí)(圖1)；同時(shí)，所合成的碳量子點(diǎn)抗干擾性強(qiáng)，在生理環(huán)境下能夠保持高度的熒光穩(wěn)定性(圖2)。通過(guò)分析相應(yīng)發(fā)夾探針末端標(biāo)記的電化學(xué)與熒光信號(hào)源，研究人員能夠有效地完成雙模探測(cè)。
通過(guò)一系列的條件優(yōu)化與定量測(cè)試，研究建立了熒光強(qiáng)度、電化學(xué)強(qiáng)度與目標(biāo)核酸濃度的線性校準(zhǔn)曲線，能夠?qū)崿F(xiàn)6個(gè)數(shù)量級(jí)的較寬線性范圍，同時(shí)也可通過(guò)熒光成像方便快捷地區(qū)分目標(biāo)核酸的含量(圖3)。該工作中發(fā)展的雙模傳感器設(shè)計(jì)新穎，具有較高的靈敏度，可擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠?yàn)楹怂岱治黾芭R床診斷提供有力的工具。
相關(guān)成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。研究工作得到了蘇州市基礎(chǔ)研究試點(diǎn)項(xiàng)目的支持。
圖1 反應(yīng)進(jìn)程自由能計(jì)算及相應(yīng)產(chǎn)物的凝膠電泳成像圖
圖2 制備的紅色熒光碳量子點(diǎn)在干擾離子存在下的熒光響應(yīng)
圖3 不同濃度目標(biāo)核酸觸發(fā)“手拉手”式核酸納米結(jié)構(gòu)組裝的電化學(xué)/熒光雙模響應(yīng)及對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)曲線
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