有序DNA自组装构建酶驱动的马达式生物传感器

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生物传感器是结合了高选择性的生物识别反应与灵敏、方便的信号转换机制的集成化分析设备,发展特异性强、操作简单、成本低的生物传感器一直是分析化学家的目标。近年来,人工合成的微纳米马达以其大小形状可控、易生物功能化、易批量制备等特点迅速引起生物传感领域的关注,尤其是其可自主驱动的特性免去了多步清洗和分离步骤,极大地简化了传感过程,缩短了检测时间。但传统的马达式生物传感设备大多只将马达作为一种动态载体,通过将可与目标物发生特异性响应的物质修饰在马达上,在马达运动过程中实现对目标物分子的识别,传感单元和驱动单元的人为分割使得传统的马达式生物传感器灵敏度较低,实际应用仍面临很大的挑战。针对这些问题,本文做了如下工作:通过在聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(4-苯乙烯磺酸钠)/金(PEDOT-PSS/Au)微米管内层构建多酶层发展高效的酶驱动的马达式生物传感器。该器件以微米管内层金上可特异性识别生物靶标分子的三明治DNA结构作为传感单元,并在传感单元上依次有序组装修饰有动力元素过氧化氢酶的两条辅助DNA构建多酶层驱动单元,该器件运动性能良好,且具有很好的重复性和稳定性。在最优实验条件下,该器件在2%的过氧化氢溶液中运动速度高达420μm s-1,即使在0.25%过氧化氢浓度下运动速度亦可达51 μms-1。当目标DNA存在时通过与传感单元发生特异性响应,传感单元被打破,使得构建在传感单元上的多层DNA组装结构连同多酶层结构从马达上释放下来,从而导致马达运动速度的降低。以运动速度作为输出信号,该器件可实现对10 nM到1 μM浓度范围内DNA的检测。该马达式传感器件及DNA组装驱动层技术为制备高效的智能型微纳米马达提供了一种新思路,并且可以方便地用于其它小分子物质的快速方便检测。
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