基于高性能Zr-MOFs电化学发光生物传感器与循环放大技术检测BRCA-1及放大因子研究

《Microchemical Journal》：High-performance Zr-MOFs electrochemiluminescence biosensor and amplification technology for study of circulating amplification factor and detection of BRCA-1

本文构建了一种基于Zr-MOFs的电化学发光（ECL）生物传感器，通过共振能量转移（RET）机制和循环放大策略，实现了对乳腺癌易感基因BRCA-1的高灵敏度检测，并首次系统研究了循环放大因子的变化规律，为生命科学和肿瘤诊断领域的痕量分析提供了新思路。

　　

亮点

目标扩增过程

将15 μL浓度为1 μM的发夹DNA（HP DNA）与15 μL不同浓度的BRCA-1混合，在37°C下杂交2小时。随后加入10单位核酸外切酶III（Exo III），在37°C反应2小时，获得大量目标扩增产物。

ECL生物传感器的构建

将10 μL浓度为0.6 mg/mL的Zr-MOFs溶液滴加到清洁的玻碳电极表面，自然风干后加入8 μL浓度为1 μM的捕获DNA（cDNA），在37°C孵育6小时。用1 mM巯基乙醇（MCH）处理Zr-MOFs表面1小时后，加入6 μL产物溶液（含扩增链），在37°C下杂交1小时。最后，将6 μL探针DNA（pDNA）与Cu₄Co₆ ZIFs形成的pDNA-Cu₄Co₆ ZIFs探针滴加到电极表面，在37°C下杂交1小时，完成传感器的构建。

Zr-MOFs的形貌与结构表征

发射体Zr-MOFs的形貌如图1A所示。显然，Zr-MOFs呈棒状结构，表面明显粗糙（图1B）。EDS-mapping结果如图S1所示。C和O元素来源于有机配体，而Zr元素来源于Zr金属化合物。通过XPS对Zr-MOFs的价态进行了表征（图1C）。结合能约为285、530、180和350 eV的峰分别对应C 1s、O 1s、Zr 3d和Zr 3p的特征峰。

结论

提高痕量肿瘤标志物的检测灵敏度对于疾病诊断至关重要。本工作发现Zr-MOFs在正电位下能发射非常强的ECL信号，并基于循环放大策略，利用Zr-MOFs与Cu₄Co₆ ZIF之间的有效共振能量转移（RET），设计了一种新型ECL生物传感器，实现了对目标BRCA-1的高灵敏度检测。特别是，本研究创新性地首次报道了具体的放大因子，在生命科学和肿瘤诊断领域的痕量分析中具有广阔的应用前景。