第一作者：Yan Zhaoong>

通訊作者：朱樹蕓; Fengli Qu

通訊單位：曲阜師范大學

研究內容：

DNA穩定的銀納米簇（DNA/Ag NCs）是一種有用的電化學傳感納米材料，具有優異的電活性和良好的穩定性，而周圍核苷酸對其電活性的影響尚未研究。在此，我們驗證了由 Ag NCs 附近富含 T 的核酸序列引起的 DNA/Ag NCs 電活性的核苷酸輔助增強機制。基于富T核酸增強Ag NCs（NAE-Ag NCs）結合混合鏈反應（HCR），建立了一種新型的信號增強電化學生物傳感平臺，用于超靈敏檢測miRNA。在存在目標 miRNA-155 的情況下，可以觸發 HCR 以在電極上生成包含大量 Ag NCs 合成位點和富含 T 的懸垂鏈的雙鏈。隨著電極上相鄰Ag NCs的電沉積，富含T的核酸的較大氧化電位導致更強的電子接受能力，這可能有助于增加電流響應。富含 T 的 NAE HCR 電化學策略導致 miRNA-155 檢測的檢測限為 0.39 fM，比傳統的基于 HCR 的電化學傳感器低一個數量級。這種富含T的核酸輔助增強機制為構建用于生物標志物檢測和臨床診斷的高靈敏度、無標記、低成本、簡單的傳感平臺提供了新的方向。

要點一：

本文報道了富T序列對Ag NCs電活性的增強作用。基于NAE-Ag NCs的作用，結合HCR擴增，提出了一種超靈敏、無標記的miRNA檢測電化學傳感器。由于雙放大特點，檢測限比傳統的HCR傳感器低一個數量級。實現這一改進的方法如下: (1) HCR生成鏈中含有多個Ag NCs合成位點，原位生成大量電活性Ag NCs。(2)富T堿基序列對Ag NCs的附加作用導致電極上產生的電化學信號顯著增加。

要點二：

對于該傳感器，不僅證明了其優良的miRNA檢測性能，而且在實際的細胞樣本中也證明了其實用性。這種生物傳感策略在基于miRNA的分子診斷方面具有巨大的潛力。這一NAE-Ag NCs機制可能為更敏感的電化學傳感器設計提供重要線索。

圖1: 基于NAE-Ag NCs 和HCR的miRNA-155超靈敏檢測示意圖。

圖2:富T堿基序列增強Ag NCs電極電化學信號的示意圖。

圖3: A)不同富堿基序列對電化學信號強度的影響。(B)不同T堿基數對電化學信號強度的影響。

圖4: 不同樣品的原生PAGE圖像(8% PAGE, 45 mA, 40 min): M: DNA標記;通道a: miRNA-155 (2 μM); b道:H₁(2 μM); c道:H_2-T (2 μM); d道:H_3-T (2 μM); e道:miRNA-155 (2 μM)和H₁(2 μM)的混合物; 通道f: miRNA-155 (2 μM)、H₁ (2 μM)和H_2-T(2 μM); 列g: miRNA-155 (2 μM)， H₁ (2 μM)， H_2-T (2 μM)和H_3-T  (2 μM)。

圖5: 優化(A) AgNO₃濃度(H₁、H_2-T和H_3-T濃度為2 μM)。(B) HCR時間(H₁、H_2-T、H_3-T濃度為2 μM)。(C) H_2-T和H_3-T濃度(miRNA-155濃度為1 nM)。

圖6: (A)結合T-rich堿基序列和HCR雙擴增策略的傳感器中不同濃度miRNA-155的SWV電流響應。(從a到i: 0, 0.5 fM, 1fm, 10 fm, 100 fm, 1 pm, 10 pm, 100 pm, 1 nM)。(B)相應的SWV峰值電流與lg c的校準圖。

參考文獻

Zhao, Y.; Lu, C.; Zhao, X.-E.; Kong, W.; Zhu, S.; Qu, F., A T-rich nucleic acid-enhanced electrochemical platform based on electroactive silver nanoclusters for miRNA detection. Biosensors and Bioelectronics 2022, 114215.