基于杂交链式反应与原子转移自由基聚合的miRNA-21超灵敏检测新策略

针对传统miRNA检测方法灵敏度不足、操作复杂等问题，研究人员开发了一种结合杂交链式反应(HCR)与原子转移自由基聚合(ATRP)的双重信号放大电化学生物传感器。该技术通过HCR驱动DNA自组装提供多重引发位点，结合ATRP介导的电活性聚合物生长，实现了miRNA-21的线性检测范围(100 pM-10 aM)和超低检测限(4.96 aM)，为癌症早期筛查提供了高性价比解决方案。

　　

癌症是全球公共卫生领域的重大挑战，每年导致约千万人死亡。随着分子生物学发展，科学家发现微小RNA(miRNA)在肿瘤发生发展中扮演关键角色，其中miRNA-21被证实与肺癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤密切相关。然而传统检测技术如qPCR和测序法存在设备昂贵、耗时长等瓶颈，制约了临床转化。如何建立简单、灵敏且经济的miRNA检测平台，成为突破癌症早筛技术壁垒的关键。

针对这一挑战，南京大学的研究团队创新性地将杂交链式反应(Hybridization Chain Reaction, HCR)与原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP)技术联用，构建了新型电化学生物传感器。相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》上，为癌症早诊提供了全新解决方案。

研究采用HCR实现DNA纳米级自组装扩增，生成含氨基末端的双链DNA作为ATRP引发剂锚定位点；利用环境友好型还原剂二氧化硫脲(Thiourea Dioxide, TDO)协同Cu^IIBr/Me₆TREN催化体系，驱动甲基丙烯酸二茂铁甲酯(Ferrocenylmethyl Methacrylate, FMMA)在电极表面聚合，通过方波伏安法(Square Wave Voltammetry, SWV)定量检测信号。

研究结果

1. 传感原理设计：通过CP-DNA捕获目标miRNA-21，触发HCR级联反应形成含氨基的dsDNA骨架，共价固定ATRP引发剂α-溴苯乙酸(BPAA)，最终聚合生成电活性聚二茂铁衍生物。
2. 性能验证：传感器对miRNA-21的检测限达4.96 aM，线性范围横跨5个数量级(100 pM-10 aM)，血清样本回收率98.48%-105.22%，显著优于传统电化学方法。
3. 技术优势：HCR提供指数级扩增的引发位点，ATRP产生稳定聚合物信号，双重放大策略克服了酶依赖型技术的稳定性缺陷。

结论与意义
该研究首次实现HCR与ATRP技术在miRNA检测中的协同应用，突破性采用TDO作为绿色还原剂，解决了传统ATRP需高浓度重金属催化剂的环保隐患。所构建的传感器兼具超高灵敏度、优异抗干扰性和操作简便性，不仅为miRNA-21检测树立了新标准，更为其他肿瘤标志物检测提供了普适性技术框架。这种无需复杂仪器、成本低廉的平台，有望推动癌症早筛技术在基层医疗机构的普及应用，具有重要的临床转化价值。