基于DNA纳米水凝胶与Pb2+特异性识别的“一锅法”电化学外泌体适体传感器在乳腺癌分期中的应用

本研究创新性地开发了一种基于DNA纳米水凝胶的均相电化学适体传感器，通过整合G-四链体（G4）与Pb2+特异性结合信号放大系统，实现了乳腺癌外泌体（EpCAM标记）的快速（45分钟）、高灵敏度检测（LOD 300颗粒/mL）。该策略利用目标响应性DNA纳米水凝胶解离触发G4-Pb2+复合物形成，通过电化学区分游离Pb2+与复合物状态，在52例临床样本中验证了95%的敏感性和91.7%特异性，并实现86.1%的癌症分期准确率，为乳腺癌液体活检提供了新型诊断工具。

　　

Highlight
基于DNA纳米水凝胶的乳腺癌外泌体"一锅法"电化学适体传感器
本研究开发了一种均相电化学适体传感器，通过DNA纳米水凝胶整合G-四链体（G4）对Pb²⁺的特异性识别能力，实现乳腺癌外泌体检测。该策略以EpCAM为靶标，当适体结合外泌体时触发纳米水凝胶解离，释放大量G4结构捕获Pb²⁺形成G4-Pb²⁺复合物，通过电化学信号差异实现信号放大（方案1）。

Conclusions
结论
本研究成功构建了基于DNA纳米水凝胶的一锅式电化学适体传感器，通过整合目标响应性纳米水凝胶与G4-Pb²⁺信号放大系统，仅需45分钟即可完成外泌体检测。临床验证显示其对乳腺癌患者（n=40）与健康人（n=12）的区分准确率达96.2%，分期准确率86.1%，与影像学和病理结果高度一致。该技术为乳腺癌精准诊断和个性化治疗提供了新型液体活检方案。

Analysis steps of exosome
外泌体分析步骤
纯化外泌体样本经1:1000稀释后，与5'-磷酸化padlock DNA（10 μM）、引物DNA（10 μM）及NaCl溶液（800 mM）混合，95℃加热5分钟后梯度冷却。加入T4 DNA连接酶（5 U/μL）和缓冲液启动连接反应，37℃孵育1小时。随后添加phi29 DNA聚合酶（10 U/μL）和dNTPs（1 mM）进行滚环扩增（RCA），30℃反应3小时生成DNA纳米水凝胶。