均相电致化学发光生物传感的构建及在RNase A活性检测中的应用

以功能核酸作为生物传感元件的电化学/电化学发光（ECL）传感器已在疾病标志物、食品安全分析等领域取得重要进展。然而这些传感器的构建过程大都需要将核酸探针修饰到电极表面，电极的打磨、清洗、活化耗时且操作繁琐，重现性不高。其次，核酸探针与目标物的作用发生在电极与溶液之间的界面上，使得空间位阻作用增强、作用效率降低，延长了完全作用的时间。这些不足在一定程度上限制了传感器的实际分析应用。福州大学林振宇（点击查看介绍）课题组在均相电化学开展了一系列研究工作，为免电极修饰的传感策略提供了多种有益的解决思路。同时与酶切循环辅助放大技术引入到均相传感体系中，提高了检测的灵敏度，实现了对DNA甲基化（Anal. Chem., 2014, 86, 3563-3567）、口腔癌基因（Anal. Chem., 2015, 87, 9204-9208）、赭曲霉毒素（Anal. Chem., 2015, 87, 11826-11831）、叶酸受体（Biosens. Bioelectron., 2016, 86, 496-501）等多种目标物的高灵敏度和便捷检测。同时进一步把这种传感器应用在ECL传感器的构建中，构建了面标记的ECL传感器（Biosens. Bioelectron., 2018, 105, 182-187）。

近期，该课题组又利用此策略构建了一种检测核糖核酸酶A（RNase A）的ECL传感器。RNase A是一种核酸内切酶，能够特异性降解RNA而对DNA不起作用，其生物活性与癌症发展密切相关。他们设计了一种含有尿嘧啶碱基（rU）的嵌合型DNA核酸，并在其末端标记上Ru(bpy)₃²⁺形成ECL信号探针。氧化铟锡（ITO）电极经适当处理后表面带负电，对同为负电性的核酸探针具有较强的静电排斥作用。因此长链核酸探针远离ITO电极表面，只能检测到微弱的ECL信号。而当RNase A存在时，含rU碱基的核酸探针被特异性剪切，产生的Ru(bpy)₃²⁺标记短片段易于靠近ITO电极而产生强的ECL信号。优化条件下，ECL的响应信号随RNase A的浓度的升高而增强，方法检测限为0.2 pg/mL。该方法还被用于研究砷离子对RNase A活性的抑制作用。该传感策略让生化反应在均一的溶液相中进行，并以ITO电极直接传感ECL信号变化，避免了复杂电极修饰的同时具有很好的灵敏度和选择性。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是闽南师范大学的倪健聪博士，通讯作者为闽南师范大学的杨伟强博士和福州大学的林振宇教授。

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Homogeneous Electrochemiluminescence Biosensor for the Detection of RNase A Activity and Its Inhibitor

Jiancong Ni, Hua Lin, Weiqiang Yang*, Yuhui Liao, Qingxiang Wang, Fang Luo, Longhua Guo, Bin Qiu, Zhenyu Lin*

Anal. Chem., 2019, 91, 14751-14756, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04194

导师介绍

林振宇

https://www.x-mol.com/university/faculty/9537