基于铁单原子电催化剂增强酶耦联DNA电路的高灵敏度循环肿瘤DNA检测新方法

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Highly conductive Fe single-atom electrocatalyst boosting enzyme-coupled DNA circuit for sensitive detection of circulating tumor DNA

本文报道了一种集成靶标激活核酸外切酶III（Exo III）切割循环放大（T-AECR）、熵驱动DNA电路（EDC）和氮掺杂碳负载铁单原子电催化剂（Fe-SAs@NC）的新型电化学生物传感器，用于超灵敏检测循环肿瘤DNA（ctDNA）。该策略通过T-AECR实现靶标循环放大，产生的输出链触发电极表面EDC反应，固定大量电活性分子亚甲蓝（MB），并利用Fe-SAs@NC优异的电催化活性进一步放大信号，检测限低至92 aM，在复杂生物样本中表现优异，为癌症早期诊断提供了强大工具。

　　

T-AECR放大

将1 μM的OP1与不同浓度的ctDNA在DNA杂交缓冲液中充分混合，于37°C孵育1小时。随后，向OP1-ctDNA复合物中加入50 U的核酸外切酶III（Exo III）和1×NE缓冲液，继续在37°C孵育1小时。在此过程中，靶标ctDNA被循环利用，并产生输出DNA链（O1）。

电化学生物传感器的构建

工作电极（玻碳电极，GCE）首先使用氧化铝粉末抛光以活化其表面，随后进行超声清洗。

T-AECR-EDC/Fe-SAs@NC策略的原理

T-AECR-EDC/Fe-SAs@NC双信号放大传感策略的工作原理如方案1所示。该方法通过简单的水热合成和后续的热解两步过程制备，以乙酰丙酮铁（Fe(acac)₃）为主要前体。Fe(acac)₃的分子尺寸介于ZIF-8的大孔和微孔之间，使其能够在水热处理过程中被有效地封装在ZIF-8骨架内。热解后，

结论

在本研究中，我们提出了一种用于检测ctDNA的超灵敏电化学生物传感器T-AECR-EDC/Fe-SAs@NC。该传感策略采用靶标激活的Exo III切割OP1探针，导致大量O1释放，实现了靶标循环用于信号放大。产生的O1与电极表面特异性杂交，启动熵驱动DNA电路（EDC），固定了大量的信号报告分子H2-MB。