蘇州醫工所繆鵬課題組在電化學/熒光雙模傳感技術方面取得進展

作者:朱金文 時間:2022-07-18

  電化學傳感器是利用待測物所引發的電信號變化與濃度或其他物理量之間存在的相關性關系進而定性或定量分析的一種方法。熒光傳感器則是通過將待測物與識別基團特異性結合的信息傳遞給熒光基團,引發熒光強度或發射波長的改變實現定性或定量檢測的方法。這兩種技術所涉及的信號源及構建方法往往差異較大。在同一體系中采用兩種技術進行同步檢測不僅能夠有效提高檢測準確性,還能夠降低所獲取信號受到背景信號、儀器波動等因素的影響,在基礎研究、環境檢測、臨床檢驗等領域具有廣泛的應用前景。 

  近期,蘇州醫工所繆鵬研究員課題組發展了基于“手拉手”式DNA納米結構組裝的設計,并基于亞甲基藍/紅色熒光碳量子點開發了一種新型的針對循環腫瘤DNA的電化學/熒光雙模傳感器。首先將發卡探針A固定于電極表面;與目標核酸反應后,游離的單鏈區域可用于打開發卡探針B;同理,發卡探針C可通過類似的反應結合為Y型結構并置換出目標核酸序列用于循環反應;相鄰結構間的單鏈可以進一步結合形成大型組裝體。反應的可行性可通過理論計算與凝膠電泳成像證實(圖1);同時,所合成的碳量子點抗干擾性強,在生理環境下能夠保持高度的熒光穩定性(圖2)。通過分析相應發夾探針末端標記的電化學與熒光信號源,能夠有效地完成雙模探測。通過一系列的條件優化與定量測試,建立了熒光強度、電化學強度與目標核酸濃度的線性校準曲線,能夠實現6個數量級的較寬線性范圍,同時也可通過熒光成像方便快捷地區分目標核酸的含量(圖3)。本工作中發展的雙模傳感器設計新穎,具有較高的靈敏度,可擴展性強,能夠為核酸分析及臨床診斷提供有力的工具。 

  本工作得到了蘇州市基礎研究試點項目(SJC2021016)的資助,結果已發表Chemical Engineering Journal, 2022, 450, 138069 (IF=16.744) 

  論文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722035550 

  1. 反應進程自由能計算及相應產物的凝膠電泳成像圖 

 2. 制備的紅色熒光碳量子點在干擾離子存在下的熒光響應 

 3. 不同濃度目標核酸觸發“手拉手”式核酸納米結構組裝的電化學/熒光雙模響應及對應的校準曲線 

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