DNA四面体纳米结构介导多重杂交链式反应的高灵敏度CdSe/ZnS量子点免疫传感器

针对传统量子点荧光免疫传感器(QD-FLIS)信号放大不足的难题，研究人员创新性地开发了基于DNA四面体纳米结构(DTN)介导多重杂交链式反应(mHCR)的检测平台。该技术通过DTN提供多重HCR引发位点并增强反应动力学，结合DNA功能化量子点(DNA-QDs)标记，实现了C反应蛋白(CRP)的超灵敏检测(检测限0.069 ng/mL)，为生物标志物检测提供了通用型高灵敏度解决方案。

　　

在生物医学检测领域，荧光免疫传感器因其高特异性成为疾病标志物检测的"黄金标准"，但传统量子点(QDs)标记技术面临信号放大不足的瓶颈。就像用单个灯泡照亮整个房间，其亮度总有限制——当目标分子浓度极低时，传统量子点荧光免疫传感器(QD-FLIS)往往力不从心。更棘手的是，现有信号放大策略如量子点微球负载技术，受限于量子点表面配体的差异性，难以实现通用化应用。与此同时，虽然杂交链式反应(HCR)这种无需酶的核酸扩增技术为信号放大带来希望，但自由扩散的反应方式导致动力学效率低下，犹如"大海捞针"般难以快速捕获目标。

河南大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，巧妙地将DNA纳米技术的精确编程能力与量子点的优异光学特性相结合，构建了一种革命性的检测平台。他们设计的DNA四面体纳米结构(DTN)如同精密的"分子脚手架"，不仅能同时启动多条杂交链式反应(HCR)路径，还能通过空间限制效应显著提升反应效率。这种DTN介导的多重HCR(mHCR)系统与DNA功能化量子点(DNA-QDs)协同作用，最终实现了C反应蛋白(CRP)的超灵敏检测，检测限低至0.069 ng/mL，比传统方法灵敏度提升31.1倍。

关键技术方法包括：1) 设计两种功能化DTN——含HCR引发链的i-DTN和含生物素修饰的b-DTN；2) 通过微孔板固定一抗构建三明治免疫复合物；3) 利用生物素-链霉亲和素(SA)系统和核酸杂交实现DTN-mHCR与复合物的定向组装；4) DNA-QDs标记产生放大荧光信号。临床样本验证表明该方法具有实际应用价值。

【材料与方法】
研究采用CdSe/ZnS核壳量子点(QY≈87.88%)，经3-巯基丙酸(MPA)修饰获得水溶性QD@MPA，再与DNA偶联制备DNA-QDs探针。通过TEM证实QD@MPA保持10.62±1.83 nm的单分散性，荧光光谱显示其具有窄半峰宽(30nm)和对称发射峰。

【结论】
这项研究开创性地将DNA纳米结构的精确可控性与HCR的等温扩增优势相融合，突破了传统免疫传感器的灵敏度瓶颈。DTN-mHCR-QD平台不仅实现了CRP的超灵敏检测，其模块化设计更赋予了对不同靶标的广泛适应性，为传染病早期诊断、癌症筛查等领域的微量生物标志物检测提供了全新思路。该技术无需复杂仪器和酶促反应，在基层医疗机构具有重要推广价值。