组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
microRNA（miRNA，如 let-7c、let-7a/b/e/f/d/g/i、miR-720、miR-1248）；样品基质：合成 miRNA 溶液、细胞总 RNA（HeLa 细胞、肺癌细胞、正常细胞）
检测原理
PNA 捕获探针（PNA CPs）与氧化钌（RuO2）纳米颗粒标记的目标 miRNA 杂交，形成异源双链，将 RuO2 纳米颗粒和高密度负电荷引入金电极表面。加入苯胺和 H2O2 的 pH 4.0 醋酸缓冲液后，质子化苯胺通过静电作用聚集在杂交 miRNA 磷酸骨架周围，RuO2 催化苯胺聚合，miRNA 链作为模板引导聚苯胺（PAn）沿链沉积。PAn 具有稳定的氧化还原活性，其 leucoemeraldine/emeraldine 氧化还原过程在方波伏安（SWV）中产生峰电流。目标 miRNA 浓度越高，沉积的 PAn 越多，SWV 峰电流越大；该双依赖放大策略要求同时存在杂交模板和 RuO2 催化剂，从而显著降低非杂交背景。
检测灵敏度
LOD: ~2.0 fM（S/N = 3.0）；线性范围: 5.0 fM–2.0 pM；RSD: <15%（0.1 pM）
效应效果
选择性高：非互补 PNA 探针和 pre-miRNA 几乎无信号；单碱基错配 let-7a/b 选择性因子 8，双、三、四碱基错配 let-7e/f、let-7d/g、let-7i 分别为 26、84、>200，pre-miRNA >500。PAn 经洗涤和电位循环后稳定。60 min 孵育下动态范围 5.0 fM–2.0 pM，LOD 约 2.0 fM，较先前电化学 miRNA 传感器提高 1–2 个数量级。HeLa 与肺癌细胞总 RNA 中 let-7b 为 2.45±0.29×10^7 和 2.73±0.32×10^7 copies/mg，与 Northern 印迹一致，最低总 RNA 约 1.0 ng，适合即时检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金电极（Au electrode），提供电化学界面并传导电子。
- 自组装修饰层：肽核酸捕获探针（PNA CPs）与4-巯基苯胺（MAn）混合单分子层，自组装于金电极，形成生物亲和界面。
- 识别元件：PNA 捕获探针（PNA CPs），与目标 miRNA（如 let-7c）互补杂交。
- 信号标记/催化元件：氧化钌纳米颗粒（RuO2 nanoparticles, RuO2 NPs）标记的目标 miRNA，RuO2 作为苯胺聚合催化剂。
- 信号沉积模板：杂交后的目标 miRNA 链，作为聚苯胺（PAn）沉积的模板并富集质子化苯胺。
- 聚合反应体系：苯胺（aniline）与 H2O2 在 pH 4.0 醋酸缓冲液中，用于生成聚苯胺（PAn）。
- 信号读出层：聚苯胺（PAn）氧化还原活性层，通过循环伏安（CV）/方波伏安（SWV）产生电流峰。
中文摘要
本文报道了一种基于氧化钌纳米颗粒引发苯胺聚合的高灵敏 microRNA 电化学生物传感器。在金电极上自组装肽核酸捕获探针（PNA CPs）与4-巯基苯胺（MAn）混合单分子层，形成生物亲和界面。目标 microRNA 预先用氧化钌（RuO2）纳米颗粒标记，与 PNA CPs 杂交后，将 RuO2 纳米颗粒和高密度负电荷引入电极表面。随后在 pH 4.0 醋酸缓冲液中加入苯胺和 H2O2，质子化苯胺通过静电作用聚集在杂交 miRNA 链周围，RuO2 催化苯胺聚合，miRNA 链作为模板引导聚苯胺（PAn）沉积。PAn 具有稳定的氧化还原活性，其方波伏安（SWV）峰电流可用于直接定量 miRNA。该传感器对 let-7c 的检测限约为 2.0 fM，动态范围为 5.0 fM–2.0 pM，并能区分单碱基错配及 pre-miRNA，可用于细胞总 RNA 中 miRNA 表达分析。
英文摘要
Well-defined voltammetric current peaks of polyaniline were observed at biosensors hybridized with ruthenium oxide nanoparticle-tagged microRNAs and incubated in a mixture of aniline/H(2)O(2), which can be used for direct microRNA expression profiling with excellent sensitivity.