Infectious diseases are a long-standing and severe global public health problem. The rapid diagnosis of infectious diseases is an urgent need to solve this problem. MicroRNA (miRNA) plays an important role in the intervention of some infectious diseases and is expected to become a potential biomarker for the diagnosis and prognosis of infectious diseases. It is of great significance to develop rapid and sensitive methods for detecting miRNA for effective control of infectious diseases. In this study, a simple and highly sensitive homogeneous electrochemical method for microRNAs using enzyme-driven cascaded signal amplification has been developed. In the presence of target miRNA, the reaction system produced plenty of MB-labeled single-nucleotide fragments (MB-MF) containing a few negative charges, which can diffuse to the negative surface of the ITO electrode easily, so an obvious electrochemical signal enhancement was obtained. Without the target, MB-HP contains a relatively large amount of negative charges due to the phosphates on the DNA chain, which cannot be digested by the enzyme and cannot diffuse freely to the negatively charged ITO electrode, so only a small signal was detected. The enhanced electrochemical response has a linear relationship with the logarithm of miRNA concentration in the range of 10 fM to 10 nM and the limit of detection as low as 3.0 fM. Furthermore, the proposed strategy showed the capability of discriminating single-base mismatch and performed eligibly in the analysis of miRNA in cell lysates, exhibiting great potential for disease diagnosis and biomedical research.

传染病是一个长期存在且严重的全球公共卫生问题。传染病的快速诊断是解决这一问题的迫切需要。MicroRNA（miRNA）在一些传染病的干预中发挥着重要作用，有望成为传染病诊断和预后的潜在生物标志物。开发快速灵敏的miRNA检测方法对有效控制传染病具有重要意义。在这项研究中，开发了一种使用酶驱动级联信号放大的用于 microRNA 的简单且高度灵敏的均相电化学方法。在目标miRNA存在的情况下，反应系统产生大量含有少量负电荷的MB标记的单核苷酸片段（MB-MF），容易扩散到ITO电极的负极表面，因此获得了明显的电化学信号增强。在没有靶标的情况下，由于 DNA 链上的磷酸盐，MB-HP 含有相对大量的负电荷，不能被酶消化，也不能自由扩散到带负电荷的 ITO 电极，因此只能检测到很小的信号。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。因此获得了明显的电化学信号增强。在没有靶标的情况下，由于 DNA 链上的磷酸盐，MB-HP 含有相对大量的负电荷，不能被酶消化，也不能自由扩散到带负电荷的 ITO 电极，因此只能检测到很小的信号。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。因此获得了明显的电化学信号增强。在没有靶标的情况下，由于 DNA 链上的磷酸盐，MB-HP 含有相对大量的负电荷，不能被酶消化，也不能自由扩散到带负电荷的 ITO 电极，因此只能检测到很小的信号。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。MB-HP由于DNA链上的磷酸盐，含有较多的负电荷，不能被酶消化，也不能自由扩散到带负电荷的ITO电极，所以只能检测到很小的信号。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。MB-HP由于DNA链上的磷酸盐，含有较多的负电荷，不能被酶消化，也不能自由扩散到带负电荷的ITO电极，所以只能检测到很小的信号。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。增强的电化学响应在 10 fM 至 10 nM 范围内与 miRNA 浓度的对数呈线性关系，检测限低至 3.0 fM。此外，所提出的策略显示了区分单碱基错配的能力，并在细胞裂解物中的 miRNA 分析中表现合格，在疾病诊断和生物医学研究中显示出巨大的潜力。