青岛科技大学周宏&何鹏Anal. Chem.：多面体Au纳米粒子/MoOx异质结结合非酶级联DNA扩增超灵敏双模检测miRNA！

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研究内容

近日，青岛科技大学周宏教授和何鹏副教授基于3D/2D多面体Au纳米粒子/MoOx纳米片异质结（PAMS-HJ）和靶触发非酶级联自催化DNA扩增（CADA）电路，构建了一种新型的同源表面增强拉曼散射（SERS）-电化学（EC）双模生物传感器，用于高灵敏度检测miRNA。结果显示，miRNA-21在SERS模式和EC模式下的检测极限分别为0.22和2.69 aM。相关工作以“Polyhedral Au Nanoparticle/MoO_xHeterojunction-Enhanced Ultrasensitive Dual-Mode Biosensor for miRNA Detection Combined with a Nonenzymatic Cascade DNA Amplification Circuit”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

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研究要点

要点1. 作者通过种子介导生长方法在MoO_x纳米片（MoO_x NSs）表面原位生长多面体Au纳米颗粒（PANPs），制备了混合异质结构。PANPs的原位形成和耦合材料的合理匹配，不仅可以保留各成分的优势，还可以产生强大的协同增强效应，从而提高基体的坚固性和效率。

要点2. 通过使用多个分子识别探针和发夹探针的自催化扩增，可以减少背景泄漏，实现高效的原位信号放大。基于亚甲基蓝（MB）信号分子的双重拉曼和EC活性，同源SERS-EC双模信号输出可以提高检测平台的可靠性。

要点3. 作为检测基底，PAMS HJ表现出电磁和化学增强、高效电荷转移和稳健稳定性的协同效应，从而实现了4.2×10⁹的高SERS增强因子和强大的EC传感性能。miRNA-21在SERS模式和EC模式下的检测极限分别为0.22和2.69 aM。

双模检测平台在分析人类血清和细胞裂解物中的miRNA-21时显示出优异的抗干扰性和准确性，表明其在生物传感和临床分析领域具有可靠工具的潜力。

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研究图文

图1. SERS和EC双模传感平台的示意图。

图2. PAMS HJs的合成与表征。

图3.（A）使用PAMS HJs作为底物的MB分子SERS检测的示意图。（B）PAMS HJs和MB之间的电荷转移机制。（C）通过FDTD分析获得的PAMS HJs在532 nm处的电磁场分布；比例尺：200纳米。（D）具有MB（100 nM）的PAMS基质的SERS强度图（1619 cm^-1）；比例尺：20 μm。

图4. 所设计的生物传感器的可行性验证和扩增效率分析。

图5. miRNA-21的SERS-EC双模检测。

图6. 生物传感器的选择性、再现性、稳定性和实用性。

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文献详情

Polyhedral Au Nanoparticle/MoOx Heterojunction-Enhanced Ultrasensitive Dual-Mode Biosensor for miRNA Detection Combined with a Nonenzymatic Cascade DNA Amplification Circuit

Lin Zhao, Tiantian Li, Xinlin Xu, Yang Xu, Dongxiang Li, Weiling Song, Tianrong Zhan, Peng He,* Hong Zhou,* Jing-Juan Xu, Hong-Yuan Chen

Anal. Chem.

DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c01062