DNA功能化纳米孔中纳米气泡脉冲计数技术及其在高灵敏度电分析中的应用

本文创新性地将电化学反应产生的纳米气泡(nanobubbles)转化为信号源，开发了一种基于DNA功能化纳米孔(DNA-functionalized nanopores)的超灵敏miRNA检测方法。通过催化发夹组装(CHA)和G-四链体(G4)/血红素(hemin)复合物的级联反应，实现了目标miRNA循环放大与氧气纳米气泡的定量关联，脉冲计数检测限达aM级。该策略有效解决了传统电化学生物传感器中纳米气泡界面吸附的干扰问题，为疾病诊断提供了新型纳米气泡生物传感器开发思路。

　　

亮点

本研究巧妙利用DNA功能化纳米孔实现了纳米气泡的可控生成与精准计数，将传统电化学检测中的干扰因素转化为有效信号源，为超灵敏生物传感开辟了新范式。

结论

总之，我们成功开发了一种基于DNA功能化纳米孔纳米气泡生成的超灵敏电化学生物传感器。该策略将纳米气泡转化为直接定量信号源，有效克服了传统电化学生物传感器中纳米气泡在电极表面吸附造成的干扰。所提出的方法不仅表现出优异的灵敏度和特异性，在复杂生物样本的实际检测中也取得了令人满意的结果。

仪器与试剂

硼硅酸盐玻璃毛细管购自World Precision Instruments公司（美国）。3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、血红素(hemin)和过氧化氢(H₂O₂)购自阿拉丁生物技术有限公司（中国上海）。所有寡核苷酸均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，其序列详见补充材料。

DNA功能化纳米孔表征

采用P-97微管拉制仪制备纳米孔。相同条件下制备的独立纳米孔显示出一致的尖端形态和电流响应（图S1），表明其具有足够的均一性可供使用。图1a展示了所制备纳米孔的SEM图像，显示其直径约为300 nm。纳米孔边缘清晰，孔壁光滑，表明在制备过程中未发生明显的结构坍塌或堵塞。

结论

这项研究通过DNA纳米技术与纳米孔电化学的巧妙结合，实现了对疾病标志物miRNA的超灵敏检测。纳米气泡脉冲计数策略为开发新一代单分子诊断工具提供了重要技术参考，在精准医疗领域具有广阔应用前景。