一种基于GSH修饰的MXene QD的ECL生物传感器检测三阴性乳腺癌中的miRNA221

2022-11-17 13:15 作者:北科纳米 0人读过 | 我要投稿

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研究速览

■ 电致化学发光（ECL）技术是指使发光物质在电极表面经过电化学和化学反应后，得到不稳定的激发态，激发态回到基态发生驰豫过程而生成光信号。这些光信号会被光电倍增管或其他光学仪器收集，利用光电转换的方法对发光光谱与强度进行测定，最终对待检测物进行定量和定性的研究。ECL是电化学与光谱方法的理想结合。它不仅具有传统化学发光（CL）的灵敏度和宽动态范围，也表现出电化学方法的设备简单和稳定性等优点。此外，因为ECL不需要外界光源激发，背景信号低，信噪比高，在肿瘤标志物检测、核酸检测等方面得到了很好的发展。

■ 近日，吉林大学马强课题组研究并开发了一种新型的基于谷胱甘肽修饰的MXene量子点的电化学发光传感器，用以检测三阴性乳腺癌样本中的miRNA221。该研究成果以“A novel GSH-capping MXene QD-based ECL biosensor for the detection of miRNA221 in triple-negative breast cancer tumor”为题发表于学术期刊Chemical Engineering Journal。

▉ 研究摘要 ▉

■ MXene作为一种新型纳米材料，但因为该材料表面存在暴露的金属原子，容易被氧气氧化而使结构被破坏，故在本工作中制备MXene材料的过程中加入谷胱甘肽（GSH）形成GSH-MQDs。GSH-MQDs保留了MXene材料的性能优点，如出色的导电性和良好的电化学活性。在合成MXene衍生的量子点的过程中加入了GSH，其巯基可以与MXene上的金属原子结合，这减少了MXene衍生量子点结构缺陷，因此有效地提高MXene的抗氧化性能，从而使GSH-MQDs作为ECL发光物的稳定性和发光性能得到明显的提高。

▉ 研究要点1 ▉

■ 如下图所示，还原型谷胱甘肽（GSH）有效地提高MXene衍生的量子点的抗氧化性和稳定性。此外，MXene上的金属原子和GSH的巯基的结合可以减少MXene量子点纳米结构中的缺陷。因此，制备的量子点发光性能得到提高。

图1.构建基于GSH-MQDs和磁性仿生囊泡的ECL传感器的示意图。

▉ 研究要点2 ▉

■ 同时，制备了具有磁性核心（Fe3O4@SiO2）和脂质双分子层外壳的仿生磁性囊泡。胆固醇修饰的发夹式DNA可以在磁泡上自由连接和移动，对目标miRNA的识别具有很高的可行性。

图 2.GSH-MQDs的（A）TEM照片、（B）红外表征数据和（C）ECL性能，（D）磁性仿生囊泡的TEM照片。

▉ 研究要点3 ▉

■ 在ECL传感过程中，目标miRNA221被磁性仿生囊泡表面的发夹式DNA捕获后，整个被修饰的磁性仿生囊泡会直接被磁性电极分离和吸引，然后用T7外切酶切割双链结构并释放miRNA221，该发夹DNA进一步与GSH-MQD标记的探针DNA结合。所以，GSH-MQD的ECL信号与目标miRNA221的浓度呈正相关。最后，对三阴性乳腺癌肿瘤组织中的miRNA221成功地进行了分析。