Onderzoekers van het Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben onlangs een hand-in-hand gestructureerde DNA-assemblagestrategie voorgesteld en een elektrochemische/fluorescerende dual-mode biosensor ontwikkeld voor het circuleren van tumor-DNA op basis van methyleenblauw en rood-emitterende koolstof nanodots.

De nieuwe sensor combineert de eigenschappen van elektrochemische en fluorescerende sensoren, waarvan de signaalbronnen en constructiemethoden volgens de onderzoekers meestal heel verschillend zijn.

En elektrochemische sensor is een kwalitatieve of kwantitatieve methode die is gebaseerd op de correlatie tussen door het doel veroorzaakte verandering van elektrisch signaal en de concentratie of andere fysieke parameters. Een fluorescentiesensor is een methode voor kwalitatieve of kwantitatieve detectie door een specifieke combinatie van doel en herkenningselement naar het fluorescentie-element te zenden, waardoor de fluorescentie-intensiteit of emissiegolflengte verandert.

"Het integreren van de twee technologieën voor synchrone detectie in één uniek systeem kan niet alleen de detectienauwkeurigheid effectief verbeteren, maar ook de invloed van achtergrondsignalen, instrumentfluctuaties en andere factoren op de verkregen signalen verminderen", zegt Miao Peng, hoofdonderzoeker van het onderzoek. en ook een wetenschapper van SIBEBT.

In het bijzonder wordt sonde A in deze sensor geïmmobiliseerd op het elektrodeoppervlak via de thiolgroep die is gelabeld aan zijn 5'-terminal. In aanwezigheid van doelwit worden volledige dubbele strengen gevormd tussen doelwit en zijn bindingsdomein in Probe A.

Ondertussen wordt het stengelgebied geopend en wordt het enkelstrengige gebied vrijgegeven dat verantwoordelijk is voor het openen van de tweede haarspeld van sonde B. Het is eerder geconjugeerd met rode emitterende koolstofnanodot via de 3'-terminale NH₂ . Vervolgens wordt de haarspeldstructuur van Probe C geopend met het vrijgekomen enkelstrengige gebied van Probe B.

Bovendien kan Probe C de doelsequentie verplaatsen om een ​​volledige driewegverbindingsstructuur te vormen. Het doel wordt dus hergebruikt en helpt bij de vorming van meerdere driewegkruisingen. Aangezien overvloedige methyleenblauw-moleculen aan de 3'-terminal van sonde C zich in de buurt van de elektrode-interface bevinden, kan een significante elektrochemische respons worden geregistreerd om het doelwit te onthullen.

De vrijgegeven enkelstrengs swingarm gevormd door de 3'-terminal van Probe A en de 5'-terminal van Probe B op de driewegverbinding fungeert als de DNAzyme-koppeling 3'-terminal van Probe B op de aangrenzende driewegverbinding als de substraat. Zo wordt hand in hand gestructureerd DNA-monolaag gefabriceerd.

Met het bestaan ​​van Mg ²⁺ , kan de substraatsequentie worden gesplitst en komen de geconjugeerde koolstofnanodots vrij in de oplossing. "Door de verhoogde fluorescentie-emissie te meten, kan het oorspronkelijke doelniveau ook worden geëvalueerd door middel van fluorescentietechniek," zei Miao.

Theoretische berekening en gelelektroforese-beeldvorming bevestigden de haalbaarheid van de reactie. De gesynthetiseerde koolstofnanodots hebben een sterke anti-interferentie en kunnen een hoge fluorescentiestabiliteit in de fysiologische omgeving behouden.

Door middel van een reeks conditie-optimalisatie en kwantitatieve tests hebben Miao en zijn team de lineaire kalibratiecurves van elektrochemische/fluorescentie-intensiteiten en doelconcentratie vastgesteld, waarmee een breed lineair bereik van zes ordes van grootte kan worden bereikt.

Tegelijkertijd kan de inhoud van het doelwit ook gemakkelijk worden onderscheiden door fluorescentiebeeldvorming. De dual-mode sensor die in dit werk is ontwikkeld, is nieuw met een hoge gevoeligheid en sterke schaalbaarheid, die een krachtig hulpmiddel kan zijn voor nucleïnezuuranalyse en klinische diagnose.

De sensor zal naar verwachting op grote schaal worden gebruikt in fundamenteel onderzoek, omgevingsdetectie, klinische proeven en andere gebieden.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het laatste nummer van het Chemical Engineering Journal . + Verder verkennen

Wetenschappers ontwikkelen nieuwe circulerende tumor-DNA-biosensor