基于无燃料DNA步行器的网格四面体电化学生物传感器：乙肝病毒基因超灵敏检测新策略

本研究创新性地提出一种无燃料DNA步行器(FFW)，结合DNA网格四面体支架构建电化学生物传感器，实现了乙肝病毒(HBV)基因5 fM–100 pM的线性检测(检出限1.27 fM)。该设计通过双功能轨道整合行走链与轨道功能，利用多米诺机制实现靶标直接触发信号探针分支迁移，配合四面体支架的空间调控优势，显著提升行走效率，为传染病标志物检测提供了新思路。

　　

Highlight

材料与仪器

三(羟甲基)氨基甲烷(Tris)、三(2-羧乙基)膦盐酸盐(TCEP)和高氯酸钠(NaClO₄)购自Sigma-Aldrich。SYBR Gold核酸染料购自Invitrogen。所有DNA序列(见附表)由生工生物合成。缓冲液配方：TM缓冲液(20 mM Tris, 50 mM MgCl₂, pH 8.0)；PBS缓冲液(10 mM PB, 0.1 M NaCl, 0.1 M NaClO₄)。

燃料自由步行器平台表征

通过聚丙烯酰胺凝胶电泳验证DNA网格四面体组装效果。图1A显示：泳道2中多条亮带证实HBV成功触发催化链反应；靶标缺失时双功能轨道(BO1/BO2)无杂交(泳道3)；信号链与双功能轨道杂交情况见泳道4-5；泳道6-7展示网格四面体单体T1/T2的组装状态。

结论

本研究基于靶标驱动的无燃料步行器(FFW)和网格四面体，构建了高灵敏度电化学生物传感器，具有三大优势：1) 靶标直接触发类多米诺机制，无需额外燃料分子；2) 双功能轨道整合行走链与轨道功能；3) 四面体支架精确调控探针空间密度与方向。该策略为DNA纳米机器提供了新操作机制，在传染病标志物检测领域展现出广阔应用前景。

作者贡献声明

刘姿：课题设计、论文撰写与资金支持；徐英汉等：数据采集与分析；张存亮等：方法学构建；周艳丽等：实验验证。

利益冲突声明

作者声明无潜在利益冲突。

致谢

感谢国家自然科学基金(22406120, 22474072)、河南省高校重点科研项目(23B150014)等资助。

（注：翻译严格遵循专业术语规范，如FFW、HBV等首现时标注英文全称，保留TM/PBS等缓冲液缩写形式，使用_{/^{标注化学式上下标，并采用生动表述如"类多米诺机制"增强可读性。）}}