【研究背景】

定量分析病理组织中上调表达的生物标志物能有效辅助临床医生诊断肿瘤进展并制定后续手术治疗方案。然而，生物标志物提取的损失降解和检测的耗时不利于术前或术中的准确快速诊断。

本课题组开发了一种能够在电极上实现级联氧化还原循环和同步电子转移约束耦合的纳米传感体系用于病理组织中生物标志物的高重复性电化学检测。以Constraint Coupling of Redox Cascade and Electron TransferSynchronization on Electrode-Nanosensor Interface forRepeatable Detection of Tumor Biomarkers 为题发表在《Small Methods》杂志上，第一作者为博士研究生谢西月。

具有丰富供电子儿茶酚的聚多巴胺纳米颗粒（PDA）作为氧化还原指示剂标记的单链DNA探针（DNA-Ri）的纳米载体和纳米供体。结合靶标前后PDA对探针的亲和力差异触发DNA-Ri响应性释放。在电化学指示剂氧化电位下，指示剂的氧化还原循环和从儿茶酚到指示剂的电子转移通过电极上碰撞实现约束，通过固相纳米表面吸附实现耦合。该免固载传感平台通过氧化信号定量分析不同类型上调表达生物标志物（miRNA-21、ATP和VEGF）。研究了该传感体系的灵敏度、选择性、稳定性以及在细胞裂解液中和肿瘤组织中的实际应用。

【图文导读】

图1. 用于肿瘤组织中生物标志物定量检测的电化学级联氧化还原循环纳米传感器的制备示意图

图2. PDA纳米电子供体增强指示剂电化学氧化信号表征

图3. PDA供电子能力优化以及分子/纳米电子供体在电极界面级联氧化还原循环对比

图4. 调控纳米供体/DNA探针在受限电极界面响应性解耦

图5. 传感器灵敏度、选择性、稳定性和抗干扰检测性能

图6. 细胞裂解液和肿瘤组织中抗干扰电化学检测miRNA-21

【小结】

 综上所述，开发了一种基于约束耦合效应的纳米传感器体系用于可重复检测肿瘤组织中的生物标志物，而无需复杂的样品提取处理。氧化还原指示剂标记的单链DNA探针可以很容易地通过吸附与PDA纳米供体偶联。处于更高还原态的纳米供体可以在Fc氧化电位下有效地供电子给Fc。纳米供体上的动态和表面约束级联氧化还原循环可以通过碰撞过程中的同步电子转移实现指示剂的电流放大。此外，电极界面处的薄液体层可以集中局部浓度，增强信号输出。因此，靶标生物标志物诱导探针从PDA脱落可以实现对miRNA-21、ATP和VEGF的超灵敏和高重复性检测。上述特性协同产生了用于肿瘤组织中生物标志物实际分析中的抗干扰性能，这为在手术期肿瘤负担评估中的潜在应用提供了可能。

【原文链接】

https://doi.org/10.1002/smtd.202301330