基于单颗粒ICP-MS与金纳米粒子组装的均相传感平台实现多重DNA甲基化分析

本研究开发了一种基于金纳米粒子（AuNPs）组装与单颗粒电感耦合等离子体质谱（SP-ICP-MS）的均相传感新策略，实现了对多重DNA甲基化（mC）的高灵敏度双模式检测。通过8-oxoG碱基修饰的Linker探针与hOGG1酶的特异性响应，该平台可在34%人血清中直接分析甲基化标志物（如MLH1与MGMT），为结直肠癌（CRC）的早期诊断与表观遗传机制研究提供了高通用性、高抗干扰性的分析工具。

　　

Section snippets

Synthesis and coupling of DNA-modified AuNP probes

在制备金纳米粒子（AuNPs）时，将1 mL 0.11 M的Na₃C₆H₅O₇·2H₂O溶液加入50 mL沸腾的6.7‰ HAuCl₄溶液中持续搅拌。随后分三次在90°C下加入0.333 mL 0.06 M的Na₃C₆H₅O₇·2H₂O溶液，每次间隔30分钟。反应混合物在25°C下继续搅拌30分钟，得到单分散的AuNP溶液。为提高寡核苷酸探针与AuNPs的偶联效率，加入2.5%（v/v）的0.5 M CH₃COONH₄缓冲液（含10 g/L TCEP，pH 6.8）。

Construction of the SP-ICP-MS sensing platform

均相SP-ICP-MS系统的成功运行依赖于金纳米粒子探针的高效合成与有序组装。我们首先对制备的AuNP探针进行了表征：裸AuNPs在ICP-MS分析中产生连续稳定的金脉冲信号（图1B），透射电镜（TEM）显示其为粒径约35 nm、分布均匀的球形纳米颗粒（图1C及图S1）。随后，SH-A与SH-B寡核苷链通过硫醇键修饰至AuNPs表面，形成功能化探针。

Conclusion

基于hOGG1介导的靶标识别单元，本研究成功构建了一种用于多重DNA甲基化检测与结直肠癌细胞精准鉴定的均相SP-ICP-MS分析系统。该策略依托单颗粒传感机制，展现出卓越的灵敏度与特异性，可准确区分低至0.04%的甲基化比例。与以往方法相比，本研究提出的均相分析平台操作更简便、抗基质干扰能力更强，在疾病生物标志物诊断与致病机制研究中具有广阔应用前景。