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On-Particle Hyperbranched Rolling Circle Amplification-Scaffolded Magnetic Nanoactuator Assembly for Ferromagnetic Resonance Detection of MicroRNA
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2023-12-10 , DOI: 10.1021/acssensors.3c01967 Yuan Fang 1, 2 , Yulin Yang 2 , Ziyang Yao 2 , Xi Lei 1 , Zhuxin Dong 2, 3 , Meng Zhang 1, 4 , Ruifeng Yao 1, 4 , Bo Tian 2, 3
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2023-12-10 , DOI: 10.1021/acssensors.3c01967 Yuan Fang 1, 2 , Yulin Yang 2 , Ziyang Yao 2 , Xi Lei 1 , Zhuxin Dong 2, 3 , Meng Zhang 1, 4 , Ruifeng Yao 1, 4 , Bo Tian 2, 3
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Inspired by natural molecular machines, scientists are devoted to designing nanomachines that can navigate in aqueous solutions, sense their microenvironment, actuate, and respond. Among different strategies, magnetically driven nanoactuators can easily be operated remotely in liquids and thus are valuable in biosensing. Here we report a magnetic nanoactuator swarm with rotating-magnetic-field-controlled conformational changes for reaction acceleration and target quantification. By grafting nucleic acid amplification primers, magnetic nanoparticle (MNP) actuators can assemble and be fixed with a flexible DNA scaffold generated by surface-localized hyperbranched rolling circle amplification in response to the presence of a target microRNA, osa-miR156. Net magnetic anisotropy changes of the system induced by the MNP assembly can be measured by ferromagnetic resonance spectroscopy as shifts in the resonance field. With a total assay time of ca. 120 min, the proposed biosensor offers a limit of detection of 6 fM with a dynamic detection range spanning 5 orders of magnitude. The specificity of the system is validated by testing different microRNAs and salmon sperm DNA. Endogenous microRNAs extracted from Oryza sativa leaves are tested with both quantitative reverse transcription-PCR and our approach, showing comparable performances with a Pearson correlation coefficient >0.9 (n = 20).
中文翻译：
用于 MicroRNA 铁磁共振检测的颗粒上超支化滚环放大支架磁性纳米致动器组件
受天然分子机器的启发，科学家们致力于设计能够在水溶液中导航、感知其微环境、驱动和响应的纳米机器。在不同的策略中，磁驱动纳米执行器可以轻松地在液体中远程操作，因此在生物传感中很有价值。在这里，我们报告了一种磁性纳米致动器群，具有旋转磁场控制的构象变化，用于反应加速和目标定量。通过嫁接核酸扩增引物，磁性纳米颗粒 (MNP) 致动器可以组装并固定在柔性 DNA 支架上，该支架是通过表面局部超支化滚环扩增生成的，以响应目标 microRNA osa-miR156 的存在。由 MNP 组件引起的系统的净磁各向异性变化可以通过铁磁共振光谱测量为共振场的变化。总测定时间约为120 分钟，所提出的生物传感器提供 6 fM 的检测限，动态检测范围跨越 5 个数量级。该系统的特异性通过测试不同的 microRNA 和鲑鱼精子 DNA 得到验证。使用定量逆转录 PCR 和我们的方法对从稻叶中提取的内源 microRNA 进行测试，显示出具有可比性的性能，皮尔逊相关系数 >0.9 (n = 20)。
更新日期：2023-12-10
中文翻译：
用于 MicroRNA 铁磁共振检测的颗粒上超支化滚环放大支架磁性纳米致动器组件
受天然分子机器的启发，科学家们致力于设计能够在水溶液中导航、感知其微环境、驱动和响应的纳米机器。在不同的策略中，磁驱动纳米执行器可以轻松地在液体中远程操作，因此在生物传感中很有价值。在这里，我们报告了一种磁性纳米致动器群，具有旋转磁场控制的构象变化，用于反应加速和目标定量。通过嫁接核酸扩增引物，磁性纳米颗粒 (MNP) 致动器可以组装并固定在柔性 DNA 支架上，该支架是通过表面局部超支化滚环扩增生成的，以响应目标 microRNA osa-miR156 的存在。由 MNP 组件引起的系统的净磁各向异性变化可以通过铁磁共振光谱测量为共振场的变化。总测定时间约为120 分钟，所提出的生物传感器提供 6 fM 的检测限，动态检测范围跨越 5 个数量级。该系统的特异性通过测试不同的 microRNA 和鲑鱼精子 DNA 得到验证。使用定量逆转录 PCR 和我们的方法对从稻叶中提取的内源 microRNA 进行测试，显示出具有可比性的性能，皮尔逊相关系数 >0.9 (n = 20)。
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