基于FRET生物传感器的呼吸道病毒长链寡核酸的原子级检测,使用上转化纳米粒子和Au-Au二元体
Yingjin Ma1, Menglin Song1, Lihua Li1
1Department of Applied Physics, The Hong Kong Polytechnic University, Kowloon, 999077, Hong Kong, China.
Biosensors & bioelectronics
|November 4, 2024
概括
这项研究引入了一种新的上转化纳米粒子 (UCNP) 生物传感器,使用Au-Au二极体进行高度敏感的长链寡核酸体检测,实现SARS-CoV-2 N基因的原子分子检测极限. 增强的光共振能量转移 (FRET) 策略为快速临床病毒诊断提供了一条新的途径.
科学领域:
- 纳米技术 纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 分子诊断学 分子诊断学
背景情况:
- 向上转换纳米粒子 (UCNPs) 对DNA/RNA检测有前途,但面临敏感性限制 (从皮科莫拉到女性摩尔).
- 现有的UCNP探针往往不适合检测长链寡核酸,在现实应用中至关重要.
- 基于UCNP的生物传感器的灵敏度和适用性需要在临床实用性方面得到显著改进.
研究的目的:
- 开发一种基于UCNP的高度敏感的生物传感器,用于检测长链寡核酸.
- 为了提高UCNP生物传感器中光共振能量转移 (FRET) 的灵敏度和工作距离.
- 为了使病毒感染的快速和具体的临床诊断,如SARS-CoV-2.
主要方法:
- 设计了一种基于UCNP的新型FRET纳米探针,使用NaGdF4:Yb3+,Er3+@NaGdF4核心UCNP (csUCNP) 与Au-Au二极管相连.
- 研究了Au-Au二元体的增强电磁场和等离子体共振,以提高FRET的效率.
- 利用等离子体共振和FRET的协同效应,在目标基因识别时有效地灭和恢复发光.
主要成果:
- 实现了长链寡核酸的显著改善的检测极限 (LOD) 到原子分子水平 (2aM到2fM).
- 与单个黄金纳米颗粒相比,Au-Au 模块的火效率 (QE) 已被证明更高.
- 在30分钟内成功进行了对非活化SARS-CoV-2样本的临床检测,具有优异的特异性.
结论:
- 开发的UCNP生物传感器结合了Au-Au二次体,为长链寡核酸检测提供了超灵敏性和良好的选择性.
- 这一策略为病毒感染的临床诊断提供了一条新的途径,而不需要目标放大.
- 这些发现对开发其他病毒诊断工具具有教导意义.
