前言

微小核糖核酸(miRNAs)作为肿瘤的临床生物标志物，是小的非编码核糖核酸基因，通过调节人血清和血浆中微小核糖核酸向蛋白质的翻译，在致癌作用中起着至关重要的作用。其中，miRNA 21的含量与胶质瘤和食管鳞状细胞癌密切相关。miRNA 21的超灵敏鉴定和精确定量受到关注。已经提出了几种分析方法，包括荧光、电化学、电化学发光和光电化学(PEC)，用于测定MiRNA 21。然而，灵敏度和稳定性更高的检测需要进一步突破。

研究内容

西南大学的研究人员报道了一种用于超灵敏检测miRNA 21的简易PEC生物传感器。通过带相反电荷的TBO(带正电荷)和双金属硫化物(带负电荷的Bi2S3-ZnS)之间的相互作用，合成了一种n型光活性复合材料(TBO@Bi2S3-ZnS)。结合CHA信号放大策略，微量miRNA 21可以转录成许多p型CuS标记的信号标签。n型TBO@Bi2S3-ZnS和p型CuS可以形成p-n异质结猝灭模式。因此，使用TBO@Bi2S3- ZnS和p型CuS分别作为光电流指示剂和猝灭剂，减少的PEC信号与miRNA 21的含量负相关。这项首次以TBO为光敏剂的工作为微小核糖核酸的简便、高灵敏度的临床检测提供了新的见解，并有助于有机染料在制备微电化学传感器中的应用。

实验方法

实验中使用的所有寡核苷酸序列都是精心设计的。在改性之前，裸露的玻璃碳电极(GCEs)依次用0.5和0.05微米Al2O3粉末抛光，用蒸馏水和乙醇超声处理，然后在37℃下干燥。每个GCE用10 μL的2 mg⋅mL−1 TBO@Bi2S3- ZnS涂覆，得到TBO@Bi2S3-ZnS/GCE。然后滴加10 μL金纳米粒子，通过金纳米粒子与TBO氨基之间的金-氮结合，得到金纳米粒子/TBO @ Bi2S 3-ZnS/GCE。在与tris(2-羧乙基)膦盐酸盐(TCEP，1.0×102 mol⋅l−1)孵育1小时以避免二硫键的产生后，在4℃下将20 μL硫醇修饰的发夹DNA探针1 (H1，2.0×106 mol⋅l−1)添加到上述电极上，并孵育12小时以通过Au-S键获得H1/Au NPs/TBO@Bi2S3-ZnS/GCE。用10μl 6-巯基己醇(MCH，1.0×103 mol⋅l−1)封闭修饰电极的非特异性位点30分钟。随后，将200 μL的CuS-H2(含有不同浓度的miRNA 21)在37℃下滴加到上述电极上1小时以进行CHA反应，然后用Tris-HCl缓冲液冲洗；er(2.0×102 mol⋅l−1，pH 7.4)。最后，PEC测量在0.1 mol⋅L−1磷酸盐缓冲液中进行。

用于通过CHA循环扩增检测miRNA 21的PEC生物传感器示意图。

TBO@Bi2S3-ZnS的XPS光谱:(1)勘查光谱，(B)锌2p，(C)碳1s，(D)硫2p和Bi 4f的高分辨率XPS光谱。

生物传感器检测不同浓度微小核糖核酸的脉冲电化学响应。

脉冲电流传感系统对不同干扰的选择性。

结论

研究人员结合共增敏策略、p-n异质结信号猝灭模式和CHA循环扩增，构建了一种新型超灵敏PEC生物传感器，用于miRNA 21的检测。由于共增敏策略，TBO@Bi2S3-ZnS显示出比ZnS更好的可见吸收能力和光子-电子转换效率。值得注意的是，TBO@Bi2S3-ZnS的光电流增加了136倍。p型CuS对n型TBO@Bi2S3- ZnS的显著猝灭效应导致miRNA 21的超灵敏分析具有更宽的线性范围和提高的灵敏度。因此，所提出的光子晶体光纤传感平台对于其他微小核糖核酸的高灵敏度精确检测和有机光敏染料的进一步应用具有很大的潜力。

https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128782。