microRNAs (miRNAs) 是内源性小的非编码单链 RNA，长度为 18-22 个核糖核苷酸，在基因表达和基因沉默的转录后调控中起作用。许多研究表明，miRNAs在细胞增殖、迁移、分化、凋亡、血管生成和体内平衡中发挥着重要作用。此外，miRNAs与多种人类疾病有关，例如癌症、心血管疾病、神经元疾病和炎症性疾病。因此，miRNAs表达水平的检测有望用于早期诊断和了解疾病的进展。
为了提高 microRNA 检测的特异性，台湾国立阳明交通大学开发了一种基于DNA的水凝胶微胶囊传感器，它利用了竞争性核酸置换用于miRNAs检测。模型分析物将是前列腺癌相关的miRNAs(hsa-miR-141-3p)。DNA水凝胶微胶囊的中空结构装有荧光量子点 (QD) 作为读出信号。微囊壳中的桥接DNA设计成笼状夹心型结构，并植入了miRNAs识别元件。目标miRNAs 和桥序列之间的竞争反应促进了miRNAs检测的特异性。据作者所知，这是使用miRNAs触发微胶囊解锁的第一个例子。意识到miRNAs以非常低的浓度存在于各个样品中，它们的检测需要一些放大机制。本研究介绍了用于 miRNAs扩增的等温链置换聚合/切口扩增机制 (SDP/NA)。扩增机制产生更多的目标miRNAs类似物链。它是一种与miRNAs响应微胶囊耦合的新机制，用于miRNAs的扩增检测。所提出的方法对miRNAs检测表现出良好的特异性和更高的灵敏度。应该注意的是，微胶囊传感平台包括双重、互补的功能：微胶囊充当 QD 的载体，充当光转换单元。具有 QD 的载流子的高负载度及其高发光性能提供有效的光学读出信号。此外，将miRNAs响应传感单元集成到微胶囊的水凝胶边界中产生了具有双重传感和信号转导能力的载体，同时允许将 miRNA 触发的传感事件耦合到 SDP/NA放大机械。
图 1. (A)基于 DNA 的水凝胶微胶囊的合成。(B) MicroRNA-141诱导链置换，用于解锁水凝胶微胶囊和释放 QD 作为读出信号。
图 4. (A) 在存在和不存在10μM miR-141的情况下，QD 从微胶囊中的时间依赖性释放。(B)在不同浓度的miR-141作用60分钟后，微胶囊释放的QD的荧光光谱：(a)0, (b)2.5, (c)5, (d)10, (e) 25, 和(f)50μM。(C) 对应于不同浓度miR-141的释放QD的荧光强度曲线。
相关论文以题为 Stimuli-responsive hydrogel microcapsules for the amplified detection of microRNAs 发表在 《 Nanoscale 》 上。 通讯作者 是 台湾国立阳明交通大学 廖韋晴助理教授、 耶路撒冷希伯来大学 Itamar Willner 。
参考文献：
doi.org/10.1039/D1NR05170A