Standard fri energi (ΔG) för reaktionsprocesser och PAGE-analys. Kredit:SIBET
Forskare vid Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) vid den kinesiska vetenskapsakademin har nyligen föreslagit en hand-i-hand-strukturerad DNA-sammansättningsstrategi och utvecklat en elektrokemisk/fluorescerande dubbellägesbiosensor för att cirkulera tumör-DNA baserad på metylenblått och rödavgivande kolnanodots.
Den nya sensorn kombinerar egenskaperna hos elektrokemiska och fluorescerande sensorer, vars signalkällor och konstruktionsmetoder vanligtvis är ganska olika, enligt forskarna.
Och elektrokemisk sensor är en kvalitativ eller kvantitativ metod baserad på korrelationen mellan målorsakad förändring av elektrisk signal och koncentrationen eller andra fysiska parametrar. En fluorescenssensor är en metod för kvalitativ eller kvantitativ detektion genom att överföra en specifik kombination av mål- och igenkänningselement till fluorescenselementet, vilket orsakar förändringen av fluorescensintensitet eller emissionsvåglängd.
"Att integrera de två teknologierna för synkron detektering i ett unikt system kan inte bara effektivt förbättra detekteringsnoggrannheten, utan också minska påverkan av bakgrundssignaler, instrumentfluktuationer och andra faktorer på de erhållna signalerna", säger Miao Peng, ledande forskare i studien. och även en vetenskapsman från SIBEBT.
Specifikt är prob A i denna sensor immobiliserad vid elektrodytan via tiolgruppen märkt vid dess 5'-terminal. I närvaro av mål bildas kompletta dubbelsträngar mellan målet och dess bindande domän i prob A.
Under tiden öppnas stamregionen och den enkelsträngade regionen frigörs som är ansvarig för att öppna den andra hårnålen på sond B. Den är tidigare konjugerad med röd emitterande kolnanodot genom 3'-terminalen NH2 . Därefter öppnas hårnålsstrukturen av prob C med den frigjorda enkelsträngade regionen av prob B.
Dessutom kan prob C förskjuta målsekvensen för att bilda en fullständig trevägsövergångsstruktur. Målet återvinns således och hjälper till att bilda flera trevägsknutar. Eftersom rikligt med metylenblåttmolekyler vid 3'-terminalen av Sond C är belägna nära elektrodgränssnittet, kunde betydande elektrokemisk respons registreras för att avslöja målet.
Den frigjorda enkelsträngade svängarmen som bildas av 3'-terminalen på sond A och 5'-terminalen på sond B på trevägsövergången fungerar som DNAzyme-kopplingens 3'-terminal på sond B på den intilliggande trevägsövergången som substrat. Hand-i-hand strukturerade DNA-monoskikt tillverkas således.
Med förekomsten av Mg 2+ , kan substratsekvensen klyvas och de konjugerade kolnanodotterna frisätts i lösningen. "Genom att mäta den ökade fluorescensemissionen kan den ursprungliga målnivån också utvärderas med fluorescensteknik", sa Miao.
Teoretisk beräkning och gelelektroforesavbildning bekräftade reaktionens genomförbarhet. De syntetiserade kolnanodotterna har stark anti-interferens och kan bibehålla hög fluorescensstabilitet i den fysiologiska miljön.
Genom en serie tillståndsoptimering och kvantitativa tester etablerade Miao och hans team de linjära kalibreringskurvorna för elektrokemiska/fluorescensintensiteter och målkoncentration, som kan uppnå ett brett linjärt område av sex storleksordningar.
Samtidigt kan innehållet i målet också lätt särskiljas genom fluorescensavbildning. Dual-mode-sensorn som utvecklats i detta arbete är ny med hög känslighet och stark skalbarhet, som kan ge ett kraftfullt verktyg för nukleinsyraanalys och klinisk diagnos.
Sensorn förväntas användas i stor utsträckning inom grundforskning, miljödetektering, kliniska prövningar och andra områden.
Resultaten av studien publicerades i det senaste numret av Chemical Engineering Journal . + Utforska vidare
