通过DNA 酶控制的DNA 和适配体传感器

Small1-300x217在过去的十年里,金纳米颗粒获得了密切的关注,尤其是在生物传感器的应用方面。金溶胶中纳米粒子的团聚会引起粒子之间等离子体的耦合,从而导致金溶胶颜色的相应变化。这为制备简单、快速、廉价、灵敏的可视化比色传感器提供了可能。

近年来,金纳米粒子已经被广泛的应用于DNA传感器的构造。互补的DNA链之间具有高度的特意识别性,这一特性使其可以作为一种灵敏的选择性生物传感器用于探测核酸、重金属离子、蛋白质和小分子。这些DNA 生物传感器在临床诊断、环境监测、食品检测、生物靶向探测和取证中具有巨大的应用前景。虽然目前经常使用的是DNA修饰的纳米颗粒,但是未经改性修饰的纳米颗粒由于其容易生产且成本低而在应用中表现出更多的优势。然而,未经修饰的金纳米粒子在生物体液中的应用仍然是一个巨大的挑战。

来自以色列耶路撒冷希伯来大学的Itamar Willne教授和他的同事,用辣根过氧化物酶模拟核酸酶控制金纳米粒子的团聚制备了DNA生物传感器。氯化血红素/ G-四链体复合物,作为一种DNA标记物,可以催化半胱氨酸转变为胱氨酸的氧化反应,这个过程可以阻止金纳米离子的团聚。包含一个识别位点和G-四链体复合物的发夹结构与靶DNA杂交,或者通过凝血酶与DNA适配体结合折叠成G-四链体结构,都可以形成DNA酶。所以,金纳米颗粒的聚集程度与DNA或者凝血酶的浓度呈正比,这些变化完全可以通过肉眼观察到。此外,DNA酶控制的金纳米颗粒的团聚可以用来探测尿样中的L-半胱氨酸。

尽管已经有很多基于DNA的生物传感器,该工作基于核酸酶催化的金纳米颗粒聚集提出了一个检测DNA、DNA适配体-基底复合物、L-半胱氨酸的新概念。通过快速的物理混合,表面活性剂吐温可以稳定金纳米粒子。一个显著特征是可以在与生理环境(例如离子强度)类似的环境中实施分析过程,而不用DNA来修饰纳米颗粒。这提供了一种简单、快速、肉眼分辨可实现的生物样品中L-半胱氨酸和靶DNA检测的方法。有效地改进了以DNA为基础的生物传感器的适用范围。 

原文:DNAzyme controlled aggregation of gold nanoparticles for DNA sensors and aptasensors

翻译:李凤