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氟功能化WSe2纳米片层用于细胞质中microRNA的高效测定

MicroRNA (miRNA)是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小RNA,在细胞内具有重要的调节作用。胞质内miRNA的含量变化与许多疾病密切相关,如恶性肿瘤的发生、发展与转移等。因此,发展胞内miRNA测定的新方法与新技术成为该领域的研究热点,引起研究人员越来越广泛的关注。随着纳米技术的不断发展,诸多纳米材料如金纳米颗粒、碳纳米颗粒、氧化石墨烯、有机金属框架材料等尝试用于miRNA测定。其中,类石墨烯二维片层材料(WS2、MoS2、MoTe2等)具有比表面积大、生物相容性好、易于功能化修饰以及对荧光物质淬灭效率高等优点,在化学生物传感、药物递送等领域表现出广阔的应用前景,具有极大的潜力用于细胞内miRNA的测定。然而,在靶向和传感细胞内靶分子时,载有探针的二维纳米片层经由胞吞作用进入细胞后,通常因为难于穿过内体膜释放而大大降低了检测效果。因此,如何使其高效地从内体膜中释放、进入细胞质并有效地与靶分子相互作用一直以来是该领域的挑战。


为了解决这一难题,郑州大学屈凌波教授团队与美国华盛顿州立大学合作,设计并发展了一种氟功能化的WSe2纳米片层(FWNs),实现了对细胞质中miRNA的高效测定


在该研究中,作者巧妙地对WSe2纳米片层进行了氟功能化处理,由于所使用的氟化物兼具亲水性和亲脂性,有效增强了该功能化纳米片层对磷脂双分子层的亲和力,不仅显著提升了跨膜能力,且极大提高了其穿透内体膜进入细胞质的效率,解决了上述难题。该研究工作将荧光团标记的单链DNA探针(ssDNA)与FWNs混合,在静电及π−π堆积作用下,探针吸附到FWNs表面,通过光诱导电子转移(PET)作用,荧光发生淬灭。当ssDNA与其靶miRNA杂交时形成双链复合物并从FWN表面脱落,使探针荧光得以恢复,最终基于FWNs的高跨膜效率,实现了对细胞质中miRNA-21和miRNA-210的高效灵敏测定。


该研究为活细胞内生物分析和药物递送提供了新思路、新方法、新工具,这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上。


该论文作者为:Yang Song, Xu Yan, Grayson Ostermeyer, Suiqiong Li, Lingbo Qu, Dan Du, Zhaohui Li, Yuehe Lin

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Direct Cytosolic MicroRNA Detection Using Single-Layer Perfluorinated Tungsten Diselenide Nanoplatform

Anal. Chem., 2018, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b02193


屈凌波教授简介


屈凌波,教授,博士生导师,郑州大学副校长;1980年9月至1984年7月在北京大学技术物理系放射化学专业学习;1991年6月获得郑州大学分析化学硕士学位;1997年6月获得中国药科大学药物分析博士学位;1996-1997年在英国Reading大学开展合作研究;1997年9月至1999年10月在中国协和医科大学药物研究所从事博士后研究工作;1984年7月至今,历任郑州大学化学系助教、讲师、副教授和教授,主要从事天然产物的结构改造、化学生物学和食品药品快速检测与安全性评价等研究工作,主持国家支撑项目、河南省重大公益招标项目、河南省重大科技专项等省部级及以上项目30余项,迄今在Analytical Chemistry、ACS Applied Materials & Interfaces等刊物上发表学术论文300余篇。


李朝辉教授简介


李朝辉,教授,博士生导师,郑州大学化学与分子工程学院大型仪器服务共享平台主任;2001年湖南大学化学化工学院本科毕业,同年保送至湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室攻读硕博连读研究生(导师:王柯敏教授、谭蔚泓院士);2007至2009年在美国塔夫茨大学从事博士后研究(合作导师:现哈佛大学教授David R. Walt院士);2009至2011年在美国太平洋西北国家实验室从事博士后研究(合作导师:现华盛顿州立大学教授Dr. Yuehe Lin);2011年8月入职郑州大学,2012年受聘为教授;主要研究领域为功能纳米材料精准制备及其化学生物传感应用,迄今在Journal of the American Chemical Society、Analytical Chemistry 等学术刊物上发表SCI论文60余篇,累计引用2400余次。


http://www.x-mol.com/university/faculty/14697


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