双金属有机框架与互连DNA步行者协同增强电化学发光用于甲基化DNA高灵敏检测

本研究针对DNA甲基化检测灵敏度不足的难题，开发了基于RuCu-MOFs（双金属有机框架）和互连DNA步行者的原位猝灭电化学发光（ECL）生物传感器。通过将Ru(bpy)32+封装于铜基框架提升ECL性能，结合Fc标记的DNA步行者实现信号放大，实现了14 aM的超低检测限和双甲基化位点识别，为癌症早期诊断提供了新工具。

　　

DNA甲基化作为表观遗传学的核心调控机制，其异常状态与癌症发生发展密切相关。传统检测方法面临灵敏度低、难以识别多重甲基化位点等瓶颈，而电化学发光（ECL）技术虽具有背景信号低的优势，却受限于发光体效率不足。江苏师范大学的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表的研究中，创新性地将双金属协同效应与DNA纳米机器结合，构建了可检测双甲基化位点的超灵敏生物传感器。

研究采用三步关键技术：1）合成Ru(bpy)₃²⁺封装的RuCu-MOFs作为高效ECL发射体；2）设计H1/H2/H3-Fc互连DNA步行者系统实现信号级联放大；3）利用Fc（二茂铁）对RuCu-MOFs的电子/能量转移效应实现原位信号猝灭。实验使用经亚硫酸盐处理的细胞裂解液和血清样本验证实用性。

研究结果

1. RuCu-MOFs表征：SEM显示Cu-MOFs为450 nm六边形纳米片，负载Ru(bpy)₃²⁺后结构保持稳定。XPS证实Cu²⁺与Ru(bpy)₃²⁺的配位作用，荧光光谱显示RuCu-MOFs的ECL强度较单金属体系提升3.8倍。

2. DNA步行者机制：甲基化DNA触发H1/H2/H3-Fc三向连接结构形成，通过链置换反应实现"步行"功能，单个靶标可激活数百个Fc猝灭单元，使检测限低至14 aM（10^-18 M）。

3. 双位点识别：系统可区分单/双CpG位点甲基化状态，对血清样本的回收率达96.2%-104.3%，优于传统亚硫酸盐测序法。

结论与意义
该研究通过RuCu-MOFs的金属-配体电荷转移（MLCT）效应与DNA步行者的空间调控能力协同作用，首次实现ECL信号的双重放大与精准猝灭。其创新性体现在：1）突破传统抗体识别限制，可检测任意甲基化位点；2）为表观遗传标志物检测提供通用平台，对癌症分子分型具有重要价值。作者Po Wang团队指出，该技术未来可拓展至循环肿瘤DNA检测，推动液体活检发展。