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均相 SERS 生物传感器催化传感机制的设计、合理化和自动化
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2023-04-20 , DOI: 10.1021/acssensors.3c00175 Steven M Quarin 1 , Amanda C Macke 1 , Lyndsay N Kissell 1 , Maria S Kelly 1 , Ashan Dayananda 1 , Joseph Ungvary 1 , George Stan 1 , Ruxandra I Dima 1 , Pietro Strobbia 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2023-04-20 , DOI: 10.1021/acssensors.3c00175 Steven M Quarin 1 , Amanda C Macke 1 , Lyndsay N Kissell 1 , Maria S Kelly 1 , Ashan Dayananda 1 , Joseph Ungvary 1 , George Stan 1 , Ruxandra I Dima 1 , Pietro Strobbia 1
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当前的大流行表明我们需要灵敏且可部署的诊断技术。表面增强拉曼散射 (SERS) 传感器可以成为开发此类高级按需点 (PON) 诊断测试的理想解决方案。均质(无试剂)SERS 传感器通过直接响应目标而无需任何处理步骤来工作,使它们能够进行简单的一锅式检测,但它们的局限性在于可实现的灵敏度,与检测病毒生物标记所需的灵敏度相比是不够的。最近已将非共价 DNA 催化机制用于 SERS 测定中的催化扩增。这些进展使用催化发夹组装 (CHA) 和其他 DNA 自组装过程来开发具有更高灵敏度的传感机制。然而,这些机制尚未用于 OFF-to-ON 均质传感器,并且它们通常针对相同的生物标志物,这可能是由于机制设计的复杂性。仍然强烈需要具有均相机制和催化传感机制合理化的催化 SERS 传感器,以将这种传感策略转化为不同的目标和应用。我们开发并研究了一种均相 SERS 传感机制,该机制使用基于 DNA 自组装的催化放大。我们系统地研究了驱动催化机制的燃料链中三个结构域(内环、茎和立足点)的作用。在我们的研究中确定的热力学参数被用于构建一种算法,用于自动设计催化传感器,我们在与疟疾和 SARS-CoV-2 毒株相关的目标序列上验证了该算法。通过我们的机制,我们能够实现常规 DNA 的 20 倍扩增水平和使用锁定核酸 (LNA) 的 36 倍扩增水平,并在传感器检测限 (LOD) 中观察到相应的改进。我们还展示了针对与 omicron 变体相关的序列的传感器的单碱基序列特异性,针对 delta 变体目标进行了测试。这项关于均质 SERS 传感器催化放大的工作有可能通过改善 LOD 同时保持传感器的均质特性,使这种传感模式能够用于新的应用,例如传染病监测。我们还展示了针对与 omicron 变体相关的序列的传感器的单碱基序列特异性,针对 delta 变体目标进行了测试。这项关于均质 SERS 传感器催化放大的工作有可能通过改善 LOD 同时保持传感器的均质特性,使这种传感模式能够用于新的应用,例如传染病监测。我们还展示了针对与 omicron 变体相关的序列的传感器的单碱基序列特异性,针对 delta 变体目标进行了测试。这项关于均质 SERS 传感器催化放大的工作有可能通过改善 LOD 同时保持传感器的均质特性,使这种传感模式能够用于新的应用,例如传染病监测。
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更新日期:2023-04-20
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