基于三金属节点MOF和蛋白质支架DNA纳米结构的microRNA-21电化学生物传感多重信号放大策略

《Microchemical Journal》：Trimetal node-based metal-organic frameworks and protein-scaffolded DNA nanostructures as signal amplifiers for sensitive electrochemical biosensing of microRNA-21

本文报道了一种基于三金属节点金属有机框架（MOF）电催化剂和目标诱导蛋白质支架DNA纳米结构的多重放大策略，用于超灵敏检测microRNA-21（miRNA-21）。该传感器利用DNA树枝状纳米结构的高负载能力包埋硫堇（Thi），并借助NiCoFe MOF-74的协同催化效应实现对Thi的高效电催化，最终达到0.3 fM的检测限，为生化分析提供了有前景的超灵敏检测平台。

　　

Section snippets

Synthesis of NiCoFe MOF-74

NiCoFe MOF-74是通过一种改进的一锅法合成的。具体来说，将H₄DOT (30 mg, 0.15 mM)、Ni(NO₃)₂·6H₂O (34.89 mg, 0.12 mM)、Co(NO₃)₂·6H₂O (34.92 mg, 0.12 mM) 和 Fe(CH₃COO)₂ (41.74 mg, 0.24 mM) 溶解在含有10 mL DMF、0.6 mL乙醇和0.6 mL超纯水的混合溶液中，超声处理5分钟使其均匀混合。随后，将混合物转移到高压反应釜中，在120°C下进行24小时的热处理。

Characterization of NiCoFe MOF-74

采用粉末X射线衍射（PXRD）来验证所制备样品的组成和结构特征。图1A显示，制备的NiCoFe MOF-74的PXRD图谱与模拟的MOF-74图谱高度吻合，证明该样品具有预期的晶体结构。进一步采用X射线光电子能谱（XPS）来表征NiCoFe MOF-74的元素组成和价态。NiCoFe MOF-74的宽谱扫描谱图中出现了Ni、Co、Fe、C和O的特征峰，证实了这三种金属元素成功整合到了MOF骨架中。高分辨率谱图分析揭示了金属元素的共存价态，这可能是其卓越电催化性能的关键所在。

Conclusions

本研究通过建立基于NiCoFe MOF-74和树枝状DNA纳米结构的双重信号放大策略，成功开发了一个用于监测miRNA-21的超灵敏电化学平台。该放大策略具有以下优点：首先，树枝状DNA纳米结构凭借其高负载能力实现了对硫堇（Thi）的信号放大。其次，与单金属节点MOF相比，NiCoFe MOF-74由于金属节点间的协同效应，对Thi展现出增强的电催化活性。