基于可编程DNA纳米结构的自供能双模式生物传感芯片用于铜绿假单胞菌现场检测

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Programmable DNA nanostructure-based self-powered biosensor for point-of-care opportunistic pathogens detection

本文开发了一种基于DNA四面体驱动级联信号放大的自供能双模式生物传感芯片，实现了铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的高灵敏检测。该平台整合三维DNA纳米结构（TDNs）与催化发夹组装（CHA）技术，利用空心CuS纳米材料增强电化学界面性能，通过葡萄糖氧化酶（GOD）催化反应同步产生电信号和ABTS+·显色信号，检测限达0.83 CFU/mL（电化学）和2.01 CFU/mL（比色法），支持智能手机无线读值，为现场病原体检测提供了新范式。

　　

材料形貌

图2展示了不同尺度和结构的纳米材料的SEM和TEM图像。如图2A所示，合成的Cu₂O立方纳米模板呈现出约500纳米的均匀直径。显微图像显示出单分散的尺寸分布、无颗粒聚集的均匀空间排列以及清晰的立方体形态。这些观察结果共同证明了模板合成过程中对成核动力学和界面生长机制的精确控制。

结论

本研究开发了一种自供能双模式生物传感芯片，该芯片整合了DNA四面体驱动的级联放大技术，通过电化学和比色法实现了铜绿假单胞菌的高灵敏度鉴定。三维DNA四面体纳米结构的引入增强了界面稳定性和靶标特异性识别能力，而催化发夹组装（CHA）策略和空心CuS/金纳米颗粒（AuNPs）则实现了有效的信号放大。该设计显著提升了检测性能。