Energia libera standard (ΔG) dei processi di reazione e analisi PAGE. Credito:SIBET
I ricercatori del Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) dell'Accademia cinese delle scienze hanno recentemente proposto una strategia di assemblaggio del DNA strutturato mano nella mano e sviluppato un biosensore elettrochimico/fluorescente a doppia modalità per la circolazione del DNA tumorale basato sul blu di metilene e nanodots di carbonio a emissione rossa.
Il nuovo sensore combina le caratteristiche dei sensori elettrochimici e fluorescenti, le cui sorgenti di segnale e metodi di costruzione sono generalmente molto diversi, secondo i ricercatori.
E il sensore elettrochimico è un metodo qualitativo o quantitativo basato sulla correlazione tra il cambiamento del segnale elettrico causato dall'obiettivo e la concentrazione o altri parametri fisici. Un sensore di fluorescenza è un metodo di rilevamento qualitativo o quantitativo trasmettendo una specifica combinazione di target ed elemento di riconoscimento all'elemento di fluorescenza, provocando il cambiamento dell'intensità della fluorescenza o della lunghezza d'onda di emissione.
"L'integrazione delle due tecnologie per il rilevamento sincrono in un unico sistema non solo può migliorare efficacemente l'accuratezza del rilevamento, ma anche ridurre l'influenza dei segnali di fondo, delle fluttuazioni dello strumento e di altri fattori sui segnali ottenuti", ha affermato Miao Peng, ricercatore principale dello studio e anche uno scienziato di SIBEBT.
In particolare, la sonda A in questo sensore è immobilizzata sulla superficie dell'elettrodo tramite il gruppo tiolo etichettato al suo terminale 5'. In presenza del bersaglio, si formano doppi filamenti completi tra il bersaglio e il suo dominio di legame nella sonda A.
Nel frattempo, la regione dello stelo viene aperta e viene rilasciata la regione a filamento singolo che è responsabile dell'apertura del secondo tornante della sonda B. È stato precedentemente coniugato con nanodot di carbonio emissivo rosso attraverso il terminale 3' NH2 . Successivamente, la struttura a forcella della sonda C viene aperta con la regione a singolo filamento rilasciata della sonda B.
Inoltre, la sonda C è in grado di spostare la sequenza target per formare una struttura di giunzione a tre vie completa. Il target viene così riciclato e favorisce la formazione di molteplici giunzioni a tre vie. Poiché abbondanti molecole di blu di metilene al terminale 3' della sonda C si trovano vicino all'interfaccia dell'elettrodo, è possibile registrare una risposta elettrochimica significativa per rivelare il bersaglio.
Il braccio oscillante a singolo filamento rilasciato formato dal terminale 3' della sonda A e dal terminale 5' della sonda B sulla giunzione a tre vie funge da terminale di accoppiamento DNAzyme 3' della sonda B sulla giunzione a tre vie adiacente come il substrato. Viene così fabbricato un monostrato di DNA strutturato mano nella mano.
Con l'esistenza di Mg 2+ , la sequenza del substrato può essere scissa e i nanopunti di carbonio coniugati vengono rilasciati nella soluzione. "Misurando l'aumento dell'emissione di fluorescenza, il livello del target originale può essere valutato anche mediante la tecnica della fluorescenza", ha affermato Miao.
Il calcolo teorico e l'imaging dell'elettroforesi su gel hanno confermato la fattibilità della reazione. I nanopunti di carbonio sintetizzati hanno una forte anti-interferenza e possono mantenere un'elevata stabilità della fluorescenza nell'ambiente fisiologico.
Attraverso una serie di test quantitativi e di ottimizzazione delle condizioni, Miao e il suo team hanno stabilito le curve di calibrazione lineare delle intensità elettrochimiche/fluorescenza e della concentrazione target, che possono raggiungere un'ampia gamma lineare di sei ordini di grandezza.
Allo stesso tempo, il contenuto del target può anche essere facilmente distinto dall'imaging a fluorescenza. Il sensore dual-mode sviluppato in questo lavoro è nuovo con un'elevata sensibilità e una forte scalabilità, che può fornire un potente strumento per l'analisi dell'acido nucleico e la diagnosi clinica.
Il sensore dovrebbe essere ampiamente utilizzato nella ricerca di base, nel rilevamento ambientale, nelle sperimentazioni cliniche e in altri campi.
I risultati dello studio sono stati pubblicati nell'ultimo numero del Chemical Engineering Journal . + Esplora ulteriormente
