仿生的氧化石墨烯包覆光子晶体球编码用于多元microRNA量化

MicroRNAs是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,参与转录后的基因表达调控。研究表明,包括癌症在内的多种人体疾病都受microRNAs的过表达或低表达的影响,因此实现对于microRNAs的高灵敏检测对于临床诊断具有重要意义。目前,将纳米材料与分子生物学相结合的多种信号放大策略已经被提出,其中基于氧化石墨烯的策略由于其独特的理化性质受到了广泛关注。然而大部分的方法策略仅仅局限于单个靶标的检测,从而限制了其在多元检测方面的实际应用。因此用于microRNAs的高通量检测仍然倍受期待。

近日,受自然界贻贝足丝启发,东南大学赵远锦教授团队联合南京市鼓楼医院及江苏省人民医院团队,开发出一种新型的复合平台用于microRNAs的多元检测。氧化石墨烯作为一种典型的二维纳米材料,具有比表面积大,功能团丰富以及纳米材料表面能量转移等优点,在核酸检测方面展现出巨大的应用前景。利用多巴胺超强的黏附性能将氧化石墨烯片层包裹在光子晶体球表面,以光子晶体球的特征峰作为光学编码信息,以氧化石墨烯作为功能性片层实现对于microRNAs的有效检测。由于光子晶体周期性结构形成的结构色,可以可视化地进行多元编码以提高检测效率,且编码信息不受表面修饰的干扰,大大增加了它的应用范围。此外,进一步将链式杂交反应集成到这个功能性平台,放大氧化石墨烯表面微弱的生物信号,此时生物信号转化为可视化的荧光信号,通过荧光信号的强弱能够对microRNAs进行有效的定量。利用该平台实现了对microRNAs高灵敏度和特异性的检测,在癌症的早期筛查和临床诊断具有重要意义。

该研究工作以Frontispiece的形式发表在Wiley旗下开放存取的期刊Small(DOI: 10.1002/smll.201803551)上。