新結(jié)果為更高效、選擇性和更靈敏的DNA生物傳感器提供了一個(gè)平臺(tái)，可用于檢測(cè)各種病原體和疾病。

電化學(xué)DNA生物傳感器在監(jiān)測(cè)各種疾病方面具有重要前景?？傮w而言，它們的檢測(cè)應(yīng)用非常廣泛，例如細(xì)菌基因和腫瘤序列等靶DNA分析物到臨床相關(guān)濃度的SARS CoV-2生物標(biāo)志物。

然而，要實(shí)現(xiàn)此類系統(tǒng)的適當(dāng)靈敏度和選擇性并使其從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化為臨床環(huán)境具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@些方法通常涉及復(fù)雜的化學(xué)、電化學(xué)標(biāo)記、技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性的材料或多步驟處理。

現(xiàn)在，來自阿爾托大學(xué)(芬蘭)和斯特拉斯克萊德大學(xué)(英國(guó)格拉斯哥)的一組研究人員已經(jīng)找到了一種方法，通過使用模塊化DNA納米結(jié)構(gòu)作為其新組件來顯著提高電化學(xué)DNA傳感器的靈敏度。研究人員將傳統(tǒng)的基于DNA的傳感器技術(shù)與可編程的DNA折紙結(jié)構(gòu)相結(jié)合，創(chuàng)造出一種無標(biāo)記傳感器，具有顯著提高的檢測(cè)選擇性和靈敏度。

“在實(shí)踐中，我們的起點(diǎn)是一種相當(dāng)簡(jiǎn)單和常見的DNA生物傳感器類型 - 我們有一個(gè)浸入分析物溶液中的電極系統(tǒng)，其中傳感電極涂有單鏈DNA探針鏈，這些探針鏈與(單鏈)目標(biāo)DNA序列互補(bǔ)。

一旦目標(biāo)鏈與探針鏈結(jié)合并雜交，電極附近的電荷就會(huì)移動(dòng)一點(diǎn)，這意味著我們可以看到電化學(xué)信號(hào)的變化，“阿爾托大學(xué)的博士生Petteri Piskunen解釋說，該研究的作者之一。

“在這里，DNA折紙納米結(jié)構(gòu)開始發(fā)揮作用。我們?yōu)槲覀兊拇纱u狀DNA折紙配備了靶標(biāo)捕獲鏈，可以有效和選擇性地結(jié)合到靶序列的一端，而靶標(biāo)的另一端與探針鏈結(jié)合。因此，我們正在創(chuàng)建一個(gè)三明治狀復(fù)合物，其中目標(biāo)鏈被困在電極和DNA折紙之間。然后，由于存在相對(duì)較大的DNA折紙，我們將看到放大效應(yīng)，而不是在靶標(biāo)結(jié)合上記錄微小的信號(hào)變化，Piskunen繼續(xù)說道。

“我們通過檢測(cè)具有抗生素耐藥性的細(xì)菌的基因片段來證明我們系統(tǒng)的可行性。我們可以選擇性地從包含各種類型的單鏈DNA的相當(dāng)復(fù)雜的溶液中捕獲該靶標(biāo)，從短鏈和垃圾片段到長(zhǎng)環(huán)DNA。使用我們的傳感器，我們可以可靠地檢測(cè)到比傳統(tǒng)技術(shù)低100-1000倍的目標(biāo)濃度，“訪問科學(xué)家Veikko Linko(現(xiàn)任愛沙尼亞塔爾圖大學(xué)副教授)說。

“令人鼓舞的是，通過將多功能DNA折紙與可打印和一次性電極相結(jié)合，我們可以創(chuàng)建具有如此高靈敏度和特異性的無標(biāo)記傳感平臺(tái)。這使我們的技術(shù)具有大規(guī)?？芍圃煨院妥鳛樽o(hù)理點(diǎn)設(shè)備的廣泛適用性的途徑。目前，與斯特拉斯克萊德大學(xué)的合作正在進(jìn)行中，以推廣傳感器設(shè)置以用于不同種類的生物標(biāo)志物，Linko總結(jié)道。