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一種基于GSH修飾的MXene QD的ECL生物傳感器檢測三陰性乳腺癌中的miRNA221

2022-11-17 13:15 作者:北科納米 0人讀過 | 我要投稿

■?感謝作者對本文的大力支持！■?

研究速覽

■?電致化學(xué)發(fā)光（ECL）技術(shù)是指使發(fā)光物質(zhì)在電極表面經(jīng)過電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)后，得到不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)回到基態(tài)發(fā)生馳豫過程而生成光信號。這些光信號會被光電倍增管或其他光學(xué)儀器收集，利用光電轉(zhuǎn)換的方法對發(fā)光光譜與強(qiáng)度進(jìn)行測定，最終對待檢測物進(jìn)行定量和定性的研究。ECL是電化學(xué)與光譜方法的理想結(jié)合。它不僅具有傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)光（CL）的靈敏度和寬動態(tài)范圍，也表現(xiàn)出電化學(xué)方法的設(shè)備簡單和穩(wěn)定性等優(yōu)點。此外，因為ECL不需要外界光源激發(fā)，背景信號低，信噪比高，在腫瘤標(biāo)志物檢測、核酸檢測等方面得到了很好的發(fā)展。

■?近日，吉林大學(xué)馬強(qiáng)課題組研究并開發(fā)了一種新型的基于谷胱甘肽修飾的MXene量子點的電化學(xué)發(fā)光傳感器，用以檢測三陰性乳腺癌樣本中的miRNA221。該研究成果以“A novel GSH-capping MXene QD-based ECL biosensor for the detection of miRNA221 in triple-negative breast cancer tumor”為題發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal。

▉? 研究摘要? ▉

■?MXene作為一種新型納米材料，但因為該材料表面存在暴露的金屬原子，容易被氧氣氧化而使結(jié)構(gòu)被破壞，故在本工作中制備MXene材料的過程中加入谷胱甘肽（GSH）形成GSH-MQDs。GSH-MQDs保留了MXene材料的性能優(yōu)點，如出色的導(dǎo)電性和良好的電化學(xué)活性。在合成MXene衍生的量子點的過程中加入了GSH，其巰基可以與MXene上的金屬原子結(jié)合，這減少了MXene衍生量子點結(jié)構(gòu)缺陷，因此有效地提高M(jìn)Xene的抗氧化性能，從而使GSH-MQDs作為ECL發(fā)光物的穩(wěn)定性和發(fā)光性能得到明顯的提高。

▉? 研究要點1? ▉

■?如下圖所示，還原型谷胱甘肽（GSH）有效地提高M(jìn)Xene衍生的量子點的抗氧化性和穩(wěn)定性。此外，MXene上的金屬原子和GSH的巰基的結(jié)合可以減少MXene量子點納米結(jié)構(gòu)中的缺陷。因此，制備的量子點發(fā)光性能得到提高。

圖1.構(gòu)建基于GSH-MQDs和磁性仿生囊泡的ECL傳感器的示意圖。?

▉? 研究要點2? ▉

■?同時，制備了具有磁性核心（Fe3O4@SiO2）和脂質(zhì)雙分子層外殼的仿生磁性囊泡。膽固醇修飾的發(fā)夾式DNA可以在磁泡上自由連接和移動，對目標(biāo)miRNA的識別具有很高的可行性。

圖 2.GSH-MQDs的（A）TEM照片、（B）紅外表征數(shù)據(jù)和（C）ECL性能，（D）磁性仿生囊泡的TEM照片。?

▉? 研究要點3? ▉

■?在ECL傳感過程中，目標(biāo)miRNA221被磁性仿生囊泡表面的發(fā)夾式DNA捕獲后，整個被修飾的磁性仿生囊泡會直接被磁性電極分離和吸引，然后用T7外切酶切割雙鏈結(jié)構(gòu)并釋放miRNA221，該發(fā)夾DNA進(jìn)一步與GSH-MQD標(biāo)記的探針DNA結(jié)合。所以，GSH-MQD的ECL信號與目標(biāo)miRNA221的濃度呈正相關(guān)。最后，對三陰性乳腺癌腫瘤組織中的miRNA221成功地進(jìn)行了分析。