基于苝四甲酸二酐近红外光控RAFT聚合与点击化学的超灵敏miRNA-21生物传感新策略

本文报道了一种集成近红外（NIR）光诱导电子转移-可逆加成-断裂链转移（PET-RAFT）聚合与电化学生物传感器的超灵敏miRNA-21检测平台。该研究利用苝四甲酸二酐（PTCDA）产生的基态持久性自由基阴离子（PTCDA•?），实现了780 nm近红外光驱动的可控聚合，克服了传统PET-RAFT系统局限于可见光波长（400–700 nm）的缺陷。通过多阶段表面工程技术在氧化铟锡（ITO）电极上构建生物传感器界面，当miRNA-21与发夹DNA探针特异性杂交后，暴露末端叠氮基团，通过铜(I)催化的叠氮-炔烃环加成反应（CuAAC）偶联链转移剂（CTA）。在NIR照射下，PTCDA•?/五甲基二乙烯三胺（PMDETA）体系引发甲基丙烯酸铁聚合，产生阻抗信号放大，检测限低至72 aM（线性范围0.1 fM–0.1 nM）。该策略规避了紫外光毒性，利用NIR的深组织穿透性，为分子诊断中的生物正交光聚合提供了新范式。

　　

亮点

本研究成功构建了一种新型近红外光控信号策略，用于超灵敏生物传感，无缝集成了电化学检测、生物正交点击化学和通过PET-RAFT聚合的无引物信号放大。关键成就是在功能性生物传感平台中有效实现了基态持久性自由基阴离子催化（利用PTCDA^•? 和 PMDETA）。该催化剂体系独特地能够实现高效、空间可控的聚合物链在电极界面生长，从而显著放大检测信号。

结论

总之，本研究成功建立了一种用于超灵敏生物传感的新型近红外光控信号策略，无缝集成了电化学检测、生物正交点击化学以及通过PET-RAFT聚合的无引物信号放大。关键成就是在功能性生物传感平台中有效实现了基态持久性自由基阴离子催化（利用PTCDA^•? 和 PMDETA）。该催化剂体系独特地能够在近红外照射下实现高效、空间可控的聚合物链在电极界面生长。甲基丙烯酸铁单体的受控聚合产生了可测量的界面阻抗变化，通过电化学阻抗谱和方波伏安法进行监测，实现了对miRNA-21的超高灵敏度检测，检测限达到72 aM，并具有宽线性范围。该生物传感器表现出卓越的选择性、重现性和稳定性。通过规避紫外光毒性并利用近红外的深组织相容性，这项工作为分子诊断中的生物正交光聚合建立了一个范例，为早期癌症生物标志物检测和体内生物传感应用提供了变革潜力。