基于模块化DNA折纸的DNA和蛋白质电化学检测

生物标志物的多样性和异质性使得开发通用的单步定量分析方法变得困难。对于单个生物标志物，检测亲和结合物在分析物结合时构象变化的电化学方法已显示出前景。然而，由于构象变化必须在纳米级工作距离内发生，因此必须为每种分析物开发一种全新的、具有独特构象变化的传感器。在此，我们展示了一种由DNA折纸构建的模块化电化学生物传感器，只需更换其分析物结合域，即可轻松适应不同的分子。所有传感器变体不依赖于单个氧化还原报告基团的独特纳米级运动，而是依赖于相同的100纳米级构象变化，该变化将数十个报告基团带到足够靠近金电极表面的位置，从而可以通过标准电化学技术方波伏安法测量信号。为了验证我们传感器的机制，我们使用单链DNA作为分析物，并优化了氧化还原报告基团的数量和各种连接臂长度。通过简单地将生物素或抗PDGF适配体添加到适当的DNA连接臂上，即可实现传感器对链霉亲和素和PDGF-BB分析物的适应。几何优化的链霉亲和素传感器表现出比同类无试剂电化学传感器显著更好的信号增益和检测限。使用后，相同的传感器可以在温和条件下再生：在四轮DNA链置换和再杂交循环中，性能基本得以保持。通过利用DNA纳米结构的模块化特性，我们的工作为任意核酸和蛋白质的单步定量提供了一条直接的途径。