研究内容
离子电流整流(ICR)作为两种主流的离子检测技术，在痕量检测中波动较大，而电阻脉冲传感(RPS)在高浓度检测中容易出现堵塞。
南京大学徐静娟、赵伟伟和江苏科技大学宋娟通过将纳米孔径与DNA四面体(TDN)合理匹配，将这两种技术连接起来，以实现宽线性的可靠检测。作为一种代表性的分析物，miRNA-10b可以特异性地与内壁结合并从内壁释放TDN，从而诱导同时产生不同的ICR和RPS信号。ICR信号可归因于内壁的有效孔和表面电荷密度之间的平衡，而RPS信号由穿过纳米孔的miRNA-10b和TDN的复合物诱导。这样的操作有助于1 fM-1 nM的宽检测范围和良好的线性。该方法的可行性也在单细胞和真实等离子体检测中得到了验证。相关工作以“Bridging Ionic Current Rectification and Resistive-Pulse Sensing for Reliable Wide-Linearity Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。
研究要点
要点1.作者用独特的ICR现象研究了70至20 nm的不同孔口。随着孔径的减小，ICR信号表现出轻微的减小(从70到60 nm)，然后更大的增加(从50到20 nm)，归因于TDN和纳米移液管的结构特性。具体而言，ICR是表面电荷密度和穿过孔的离子流之间微妙平衡的结果，这是由TDN的负电荷和堵塞效应敏感控制的。
要点2.在孔径较小的纳米移液管中，作者选择了30 nm纳米移液器，因为它可以传递比40 nm更明显的RPS信号，同时也避免了在20 nm的移液器中发生的容易堵塞。事实上，RPS信号的出现进一步验证了ICR信号的变化源于TDN的分离。
要点3.该组合实现了在宽范围内的可靠目标检测。作者应用该技术在非恶性人类胰管细胞(HPNE)和转移性人类癌症细胞(PANC-1)中探测miRNA-10b。还检测到癌症患者和正常人的真实血浆样品中不同的miRNA-10b水平。
研究图文
图1.（a）纳米移液管的改装说明。（b）纳米移液管的SEM表征图像为30 nm(比例尺为100 nm)。（c）PAGE分析显示TDN和锚定DNA/TDN复合物的成功制备。泳道1:TDN，泳道2:TDN+锚定DNA。（d）功能化纳米工具制造的逐步I−V曲线。
图2.（a）不同时间反应的逐步I-V曲线。选择性测试是使用miRNA-10b、miRNA-10a、miRNA-21及其混合物的（b）ICR和（c）RPS技术。所有分析物浓度均为10 pM。（d）通过4个重复循环测试可逆性。误差条表示3次独立检测的标准偏差。
图3.（a）ICR和（b）RPS对1 fM至1 nM的不同浓度的miRNA-10b的反应。（c）对应的线性关系。整流结果(I-I 0 )/I 0 指的是-1.0 V下的电流变化率，通过miRNA-10b存在（I）和不存在（I 0 ）时的电流计算得出。在−400 mV下采集RPS信号。
图4.（a）在PANC-1和HPNE细胞中的MiRNA-10b探测。（b）通过这项工作和实时RT-PCR计算了Panc-1细胞和HPNE细胞中miRNA-10b的水平。（c）PADC患者和正常人血浆样本中的MiRNA-10b探测。（d）通过这项工作和实时qRT-PCR计算了患者和正常人血浆样本中miRNA-10b的水平。误差条表示三次重复测量的标准偏差。
文献详情
Bridging Ionic Current Rectification and Resistive-Pulse Sensing for Reliable Wide-Linearity Detection
Xian Zhang, Zeng-Qiang Wu, You-Wei Zheng, Juan Song,* Wei-Wei Zhao,* Jing-Juan Xu*
Anal. Chem.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c00629
版权声明：「崛步化学」旨在分享学习交流化学、材料等领域的最新资讯及研究进展。编辑水平有限，上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！