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Sci. Rep.:DNA纳米结构电化学生物传感器开发成功

来源:中科院上海应用物理研究所 2012-12-13 21:27

微小RNA(microRNA)是一种内源性的非编码单链RNA,在细胞的一系列生理发育过程中起着重要的调控作用。研究者发现,microRNA的异常表达与很多肿瘤的发生发展直接相关,特别是发现它可以稳定地在血清中存在,是一类非常有前景的肿瘤标记物。

最近,中科院上海应用物理研究所、苏州纳米技术与纳米仿生研究所、复旦大学中山医院、上海计量测试技术研究院合作开发了一种基于DNA纳米结构修饰界面的电化学生物传感器,用于microRNA肿瘤靶标的超灵敏检测。相关工作已于近日发表于Scientific Reports(Sci. Rep. 2012, 2, 867)。

与传统的PCR等均相检测方法相比,基于表面反应的电化学生物传感器对疾病相关的microRNAs检测具有更加廉价、更容易实现现场检测的优点。然而,电化学生物传感器的灵敏度常常受到界面传质过程和拥挤效应的限制。为了解决这些问题,樊春海研究员及其团队之前已发展了利用三维DNA纳米结构修饰金电极表面的新方法,可以显着增强表面分子的结合能力和提高检测灵敏度(Adv. Mater., 2010, 22, 4754-4758; J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 13148-13151)。

在樊春海研究员指导下,闻艳丽等科研人员将这种DNA纳米结构修饰表面用于microRNA的传感检测。研究表明,这种新型的生物传感器可以检测到aM(10-18 mol/L)水平(<1000个分子)的microRNAs,具有良好的单碱基区分能力,且能与前体RNA很好地区分。

利用这种新型生物传感器灵敏度高、重复性好、无需标记和无需PCR扩增的优点,研究者对于一系列食管鳞状细胞癌病人样本中的miRNAs表达水平进行了分析,并实现了对癌组织和癌旁组织的良好区分。(生物谷Bioon.com)

DNA Nanostructure-based Interfacial engineering for PCR-free ultrasensitive electrochemical analysis of microRNA

Yanli Wen, Hao Pei, Ye Shen, Junjie Xi, Meihua Lin, Na Lu, Xizhong Shen, Jiong Li &Chunhai Fan

MicroRNAs (miRNAs) have been identified as promising cancer biomarkers due to their stable presence in serum. As an alternative to PCR-based homogenous assays, surface-based electrochemical biosensors offer great opportunities for low-cost, point-of-care tests (POCTs) of disease-associated miRNAs. Nevertheless, the sensitivity of miRNA sensors is often limited by mass transport and crowding effects at the water-electrode interface. To address such challenges, we herein report a DNA nanostructure-based interfacial engineering approach to enhance binding recognition at the gold electrode surface and drastically improve the detection sensitivity. By employing this novel strategy, we can directly detect as few as attomolar (<1, 000 copies) miRNAs with high single-base discrimination ability. Given that this ultrasensitive electrochemical miRNA sensor (EMRS) is highly reproducible and essentially free of prior target labeling and PCR amplification, we also demonstrate its application by analyzing miRNA expression levels in clinical samples from esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) patients.

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