DNA nanosystem 文献分享

ACS Appl. Mater. Interfaces|多DNA四面体加速杂交链式反应动力学及其在黄曲霉毒素B1检测中的应用

 

杂交链反应(HCR)由于具有无酶、操作简单、等温等优点，被认为是一种广泛应用于生物传感领域的探针扩增技术。在反应体系中，动力学陷阱捕获的两个互补DNA发夹(H1和H2)在没有引发剂的情况下可以稳定共存。同时，在H1和H2之间引入引发剂，激活链反应，使双聚合物成为可能，直到发夹被消耗，产生可观数量的线性重复单元，实现探针放大的目标。然而，在此过程中可能会出现几个关键问题，包括随机碰撞和溶液中DNA反应物自由扩散的相互作用导致的HCR率降低，以及HCR中引发剂(nM级)浓度低导致的放大效率降低。为了解决这些挑战，迫切需要加速HCR的动力学。

 

作为一种替代方案，有必要设计一种简单的结构来改善DNA杂交动力学，这可以通过让启动器单链DNA (ssDNA)在拉伸状态而不是自由状态下直接进行HCR来实现，在这种情况下，张力条件可以通过避免无序构象的阻碍，促进螺旋状ssDNA保持一定长度，从而显著加速反应动力学。

 

近日，江苏大学张祯教授团队在ACS Appl. Mater. Interfaces期刊上发表题为“Accelerated Hybridization Chain Reaction Kinetics Using Poly DNA Tetrahedrons and Its Application in Detection of Aflatoxin B1”的研究论文，

https://doi.org/10.1021/acsami.3c05506

该研究构建了一个多DNA四面体(pTDNs)介导的HCR，通过合成的pTDNs产生的叠加静电作用，使其引发剂在长程静电力作用下处于拉伸状态，并假设它可以显著提高HCR的性能。理论模拟和实验研究证明了这一点。因此，我们应用ptdns介导的HCR建立了一种新的快速、灵敏检测黄曲霉毒素B1的免疫分析法作为一种概念证明，其信号的扩增归因于第二抗体上G4 DNAzyme的增加。我们的工作为利用简单的DNA框架提高生物分析中HCR动力学的反应速度和信号放大铺平了一条有前途的道路。

 

 

 

 

 

 

相比较于自由状态引发剂，TDN结合物由于其表面的负电，通过静电排斥力使引发剂由卷曲状态变直，避免无序构象的阻碍，从而加快动力学。

对方案的构建进行验证。

通过G-四链体加Hemin对TMB进行氧化，进行对TDN的数量和间距的优化。

检测盐浓度对反应动力学的影响。

静电力诱导等高线长度的理论计算。

以pTDNs-HCR为抗体标签的敏感ELISA检测AFB1的构建。

 

综上所述，通过静电斥力构建pTDN使HCR引发剂处于拉伸状态，这是由于pTDN产生的长程静电相互作用，杂化动力学更快，催化活性更好。实验研究和理论模拟表明，静电叠加可以增强HCR的杂化动力学。此外，以pTDNs - HCR为基础的比色法ELISA在提高灵敏度和反应速度方面进一步显示了其卓越的功能，暗示了其在生物检测中的巨大潜力。最重要的是，我们的工作提出了一种利用DNA框架的静电力来改进HCR动力学的轻易地方法，为探索静电相互作用在分析领域的进一步应用提供了一种潜在的方法。

 

 

 

编辑：王本初

 

侵权请联系