单细胞miRNA-155电化学纳米检测与药物评估一体化平台的构建及应用

针对单细胞miRNA检测与药物评估分步操作导致的细胞损伤和药物滞留时间短等问题，研究人员开发了基于纳米移液管的电化学集成器件，通过Aptamer/HCOF/DOX探针实现miRNA-155实时监测与pH响应性药物控释的一步化操作，测得MDA-MB-231细胞中miRNA-155表达量达165.5 pM，为肿瘤机制研究和抗癌药物筛选提供了新工具。

　　

在肿瘤研究领域，微小RNA(miRNA)的异常表达被视为癌症发生发展的关键标志物。其中miRNA-155的过表达与乳腺癌转移密切相关，但传统检测方法如qRT-PCR需破坏细胞，荧光原位杂交(FISH)存在背景噪音高的问题，而单细胞测序则面临成本高、耗时长等瓶颈。更棘手的是，现有技术难以实现药物递送与miRNA检测的同步操作，导致药物在细胞内滞留时间不足，无法动态评估药效。

针对这些挑战，东南大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表创新成果，开发出集检测与治疗功能于一体的电化学纳米器件。该器件通过三维微操纵系统将功能化纳米移液管植入单细胞，利用适配体(aptamer)与miRNA-155的特异性结合触发离子电流变化，同时借助肿瘤酸性微环境实现阿霉素(DOX)的精准控释，开创了单细胞层面"检测-治疗-评估"一体化研究新模式。

研究采用三项核心技术：1）构建中空共价有机框架(HCOF)载药系统，以65 nm介孔二氧化硅(mSiO₂)为模板，通过聚乙烯亚胺(PEI)介导生长15 nm COF层；2）开发非法拉第检测模式，通过离子电流整流(ICR)实现无标记定量；3）整合pH响应药物释放系统，在pH 5.0时DOX释放率可达82.3%。

【制备与表征】部分显示，透射电镜证实mSiO₂@COF具有均匀的核壳结构，红外光谱显示TPB氨基峰消失证实COF成功合成。Zeta电位测试表明，PEI修饰使表面电位从-25.6 mV转为+32.1 mV，确保核酸探针稳定负载。

【检测性能】实验测得该器件对miRNA-155的线性检测范围为10 pM-200 pM，检测限低至3.2 pM。在三种乳腺癌细胞中，侵袭性最强的MDA-MB-231细胞miRNA-155表达量(165.5 pM)显著高于MCF-7(55.60 pM)和正常乳腺细胞MCF-10A(16.05 pM)，与临床样本qPCR结果高度一致(p<0.01)。

【药物评估】模块证实，在pH 5.0的肿瘤微环境下，HCOF结构12小时内释放82.3% DOX，而正常生理pH 7.4时仅释放19.8%。实时监测显示，DOX处理6小时后，MDA-MB-231细胞离子电流振幅下降47.2%，提示药物诱导的细胞膜电位改变。

这项研究的意义在于：1）首创将单细胞miRNA检测与药物评估整合于单一纳米器件，操作时间缩短60%；2）通过微环境响应性药物释放，使DOX在肿瘤细胞的滞留时间延长至24小时以上；3）为研究miRNA-155在肿瘤耐药性中的作用提供了动态观测平台。该技术有望推广至其他癌症相关miRNA的研究，为个性化抗癌药物开发提供新思路。