DNA折纸提升电化学生物传感器性能

新结果为更高效、选择性和更灵敏的DNA生物传感器提供了一个平台，可用于检测各种病原体和疾病。

电化学DNA生物传感器在监测各种疾病方面具有重要前景。总体而言，它们的检测应用非常广泛，例如细菌基因和肿瘤序列等靶DNA分析物到临床相关浓度的SARS CoV-2生物标志物。

然而，要实现此类系统的适当灵敏度和选择性并使其从实验室转化为临床环境具有挑战性，因为这些方法通常涉及复杂的化学、电化学标记、技术上具有挑战性的材料或多步骤处理。

现在，来自阿尔托大学(芬兰)和斯特拉斯克莱德大学(英国格拉斯哥)的一组研究人员已经找到了一种方法，通过使用模块化DNA纳米结构作为其新组件来显着提高电化学DNA传感器的灵敏度。研究人员将传统的基于DNA的传感器技术与可编程的DNA折纸结构相结合，创造出一种无标记传感器，具有显着提高的检测选择性和灵敏度。

“在实践中，我们的起点是一种相当简单和常见的DNA生物传感器类型 - 我们有一个浸入分析物溶液中的电极系统，其中传感电极涂有单链DNA探针链，这些探针链与(单链)目标DNA序列互补。

一旦目标链与探针链结合并杂交，电极附近的电荷就会移动一点，这意味着我们可以看到电化学信号的变化，“阿尔托大学的博士生Petteri Piskunen解释说，该研究的作者之一。

“在这里，DNA折纸纳米结构开始发挥作用。我们为我们的瓷砖状DNA折纸配备了靶标捕获链，可以有效和选择性地结合到靶序列的一端，而靶标的另一端与探针链结合。因此，我们正在创建一个三明治状复合物，其中目标链被困在电极和DNA折纸之间。然后，由于存在相对较大的DNA折纸，我们将看到放大效应，而不是在靶标结合上记录微小的信号变化，Piskunen继续说道。

“我们通过检测具有抗生素耐药性的细菌的基因片段来证明我们系统的可行性。我们可以选择性地从包含各种类型的单链DNA的相当复杂的溶液中捕获该靶标，从短链和垃圾片段到长环DNA。使用我们的传感器，我们可以可靠地检测到比传统技术低100-1000倍的目标浓度，“访问科学家Veikko Linko(现任爱沙尼亚塔尔图大学副教授)说。

“令人鼓舞的是，通过将多功能DNA折纸与可打印和一次性电极相结合，我们可以创建具有如此高灵敏度和特异性的无标记传感平台。这使我们的技术具有大规模可制造性和作为护理点设备的广泛适用性的途径。目前，与斯特拉斯克莱德大学的合作正在进行中，以推广传感器设置以用于不同种类的生物标志物，Linko总结道。