微小RNA（miRNAs）是非编码的核糖核酸（RNAs），在进化过程中形成，长度约为10-20个核苷酸。miRNAs通过促进转录本降解或抑制信使RNA的翻译来在转录后水平上负调控基因表达[1]、[2]。miRNAs可以调节多种生理功能，如发育、细胞分化、细胞增殖和细胞凋亡，并存在于多种组织样本和体液中[3]、[4]、[5]。
最近的研究表明，miRNAs可以在某些类型的癌症中防止细胞死亡[6]、[7]。miRNAs的上调程度也与多种癌症类型的生存率相关，包括肺癌、乳腺癌和胃癌[3]、[8]、[9]。然而，miRNAs的异常表达也与多种癌症类型、神经系统和自身免疫疾病以及心肌梗死的抑制和进展有关[6]、[10]、[11]、[12]、[13]。miRNAs具有两种不同的特征：作为肿瘤抑制因子或致癌基因；例如miRNA-34、miRNA-let7、miRNA-143等miRNAs可以作为肿瘤抑制因子下调癌细胞，而miRNA-21、miRNA-373、miRNA-15a、miRNA-16-1等致癌miRNAs则由于肿瘤抑制基因的下调而上调[4]、[14]、[15]。因此，miRNA生物标志物的存在程度与癌症的严重程度相关[5]、[14]。
研究表明，miRNA-21是在实体瘤和血液系统恶性肿瘤中最常上调的miRNA，这些癌症预后和生存率较差，而且它还参与肿瘤抑制基因（如Tropomyosin 1 (TPM1)、磷酸酶和TENsin同源物（PTEN）以及程序性细胞死亡4（PDCD4）的肿瘤发生调节[16]、[17]、[18]。因此，miRNA-21与多种活动相关，包括细胞侵袭、增殖、迁移、凋亡和化疗耐药性[7]、[19]、[20]、[21]、[22]。
准确且灵敏地检测miRNAs对于根据表达组织确定癌症类型具有诊断和预后价值[23]、[24]。然而，由于细胞中miRNA的水平较低以及所检测分子的大小很小，使用低灵敏度技术时，检测miRNA目前具有挑战性[25]。
已经实施了多种方法来实现miRNAs的灵敏、选择性和高通量检测。这些方法基于电化学方法、光学方法、逆转录定量聚合酶链反应（qRT-PCR）、数字PCR、Northern Blot和高通量测序[4]、[26]、[27]、[28]。例如，黄（Huang）及其同事使用无酶DNA传感器实现了高灵敏度和选择性的检测，但他们的检测探针基于DNA。尽管他们的方法有望检测miRNA-21，但该系统依赖于天然DNA，且发夹探针仅稳定8小时[23]。同样，陈（Chen）及其同事报告了另一种单链-双链DNA依赖的探针，并使用Ti3C2纳米片进行荧光共振能量转移检测[29]。李（Li）及其同事也报道了两种发夹结构H1和H2以及纳米颗粒（AuNPs）杂交探针用于mRNA-21的检测[30]。尽管这些方法显示了从fM到pM的检测限，但这些识别探针需要大量纯化的样本和较长的孵育时间，以及标记过程，制备和分析耗时[23]、[25]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]。亨特（Hunt）开发了一种基于ssDNA-21探针的电化学生物传感器，并使用金喷墨打印技术在光纸上沉积金纳米颗粒。他们还使用了1000倍的稀释度以避免基质效应并获得低检测限。尽管这项工作的检测限在飞摩尔范围内，但生物传感器的稳定性仅限于一个月[36]。正如这些工作所强调的，稳定性是一个主要问题。当前检测技术的这些局限性需要新的方法来在实际样本中检测miRNA-21。可持续的合成识别材料可以克服现有miRNA系统的这些缺点。
分子印迹聚合物（MIPs）是miRNA检测的一个有吸引力的替代方案，因为它们具有高稳定性、成本效益、3R特性（可重复性、可制造性和可适应性），并且能够针对特定分析物进行定制[37]、[38]、[39]、[40]。MIPs可以利用模板分子产生与目标分子的大小、形状和附加功能基团相匹配的结合位点。这一过程涉及使用交联剂与功能单体结合（通常通过氢键、范德华力和偶极-偶极相互作用非共价地）围绕模板分子形成聚合物矩阵，其中模板识别复合物被包裹在内。然后去除模板，由于颗粒的交联结构，分子印迹聚合物矩阵和结合口袋保持完整[41]。
MIPs目前应用于多种生物领域，包括酶联检测、传感器、体内应用、药物递送和癌症诊断，适用于多种生物模板，如药物、蛋白质、肽、脂质、氨基酸、病毒和细胞。然而，针对核酸的识别应用尚未得到广泛探索[38]、[42]、[43]、[44]、[45]、[46]、[47]、[48]、[49]、[50]、[51]、[52]，其中miRNA-21作为目标的情况较少，可能是因为靶向单链核酸序列的难度较大[41]。克兰兹（Kranz）及其同事开发了一种基于肽核酸聚合物（PNA）的电化学传感器，虽然提供了所需的灵敏度（pM级别检测），但合成过程复杂且成本较高[53]。努拉伊（Nouraee）及其同事开发了涂有MIP的硅胶珠用于样品分离，但他们的检测仍需要qRT-PCR进行测量[54]。
开发针对miRNA-21的MIPs可以提供成本效益高且可靠的快速检测方法，从而有助于早期发现疾病，从而可能提高治疗效果和生存率。
表面等离子体共振（SPR）是一种实时的、无标记的光学生物传感方法，适用于监测生物分子相互作用，包括抗原-抗体、蛋白质-蛋白质和小分子相互作用。SPR即使对于低分子量的化合物也能提供高灵敏度，并且所需的样品制备最少[25]、[42]。因此，它被认为是配体-靶标分析的行业标准。过去十年中，便携式SPR系统已经上市，使其成为临床应用的强大工具。杜布瓦（Dubois）及其同事使用SPR传感器方法检测血浆中的免疫球蛋白A，并报告了在稀释血浆中的检测限为400 ng/mL-1[55]。余（Yu）及其团队开发了便携式SPR传感器，用于检测纳摩尔浓度的人类IgG。他们的方法展示了低成本、高性能和可扩展检测的潜力[56]。在这方面，SPR也成为一步、灵敏、快速、实时、无标记的生物标志物检测的吸引人的选择[25]、[39]、[57]、[58]。杰贝利（Jebelli）及其同事研究了基于金属纳米颗粒标记和无标记检测的方法，使用SPR、ELISA和电化学传感器。根据他们的比较分析，无标记SPR允许实时动力学、高灵敏度、定量、动力学/亲和力提取；具有强大的分析控制能力，而ELISA检测需要标记和多步骤工作流程，电化学检测通常需要标记并带来校准挑战；还有基质效应[25]。李（Li）及其同事讨论了基于DNA探针的miRNA检测，使用层流SPR并报告了无需荧光标记的高灵敏度和选择性[58]。科恩（Corn）团队报告了两种不同的研究，使用纳米颗粒和DNA探针进行miRNA检测，具有有效且超灵敏的SPR测量[59]。青木（Aoki）及其同事还使用DNA丙烯进行基于SPR成像的微RNA检测，用于酶信号传导[60]。迄今为止，还没有人将SPR与MIPs结合用于miRNA-21的检测。
在这项研究中，我们使用miRNA-21 MIPs研究了miRNA-21的检测，以开发一种一步、快速、成本效益高的方法，用于这种关键癌症标志物的早期检测，实现无需样品制备的直接测量。我们介绍了一种简单的合成和表征方法，通过固相方法制备miRNA-21印迹纳米级MIPs[39]。使用动态光散射（DLS）确定了nanoMIPs的物理化学性质；通过表面ζ电位（ζ）测量和圆二色性（CD）研究了miRNA-21与nanoMIPs之间的相互作用。结合SPR进行的结合亲和力和选择性研究表明，这些miRNA-21印迹nanoMIPs不仅能够实现直接、灵敏、无标记的定性分析（理论LOD为0.49 pM），还能在胎儿牛血清（作为不稀释的模型基质）中实现快速（1小时）检测。这种方法代表了使用MIP技术和光学生物传感器设备进行早期癌症检测的重要一步。
