复旦大学先进晶体管材料与器件实验室
暨 复旦大学魏大程课题组
Advanced Transistor Material and Device Laboratory & Wei's Group @ Fudan University

《Anal Chem》基于人工核苷酸适配体的晶体管传感器用于肝癌外泌体高灵敏检测

基于适配体的场效应晶体管(Apta-FET)是一类高灵敏、高特异性检测平台,能够用于检测多类生物分子。然而,用于筛选适配体的天然核苷酸文库信息密度有限,使得Apta-FET能够检测的分析物种类受到限制。人工核苷酸的引入可以有效扩大核苷酸文库空间,丰富适配体的空间结构,从而实现更多种类靶标的检测。

近日,复旦大学魏大程教授团队在Analytical Chemistry上发表题为“Artificial Nucleotide Aptamer-Based Field-Effect Transistor for Ultrasensitive Detection of Hepatoma Exosomes”的文章(DOI:10.1021/acs.analchem.2c04433)。该研究构建了一类新型的基于人工核苷酸适配体的石墨烯场效应晶体管传感器(AN-Apta-FET),实现了肝癌细胞外泌体的高特异性、高灵敏性检测。含有人工碱基P的适配体LZH8能够特异性识别肝癌细胞外泌体,同时DNA四面体结构的引入保证了人工核苷酸适配体探针的检测活性。该研究实现了242particles/mL的检测极限,并可成功应用于检测临床样本。

该项研究将含有人工核苷酸的适配体和石墨烯场效应晶体管相结合,在石墨烯表面连接含有DNA四面体结构的人工核苷酸适配体探针,构建了一类新型的场效应晶体管传感平台。该传感器能够特异性识别肝癌细胞(HepG2)分泌的外泌体,而对正常肝细胞、胰腺癌细胞所分泌的外泌体无响应。在102至108 particles/mL的范围内,传感器的狄拉克点偏移和浓度呈现线性关系,检测极限到达了242 particles/mL,并且能够在血清中稳定工作。其优异的性能得益于人工核苷酸的引入以及DNA四面体结构的设计。该传感器应用于临床样本检测,成功分辨出10例肝癌患者的血清和4例正常人血清。AN-Apta-FET实现了HepG2外泌体的特异性识别,扩大了传统适配体场效应晶体管传感器的检测范围和类别,成为了通过液体活检快速和无创检测各种生物标志物的理想工具,有望成为临床检测和疾病筛查的新型工具。


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1 基于人工核苷酸适配体的晶体管传感界面。


复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室为论文第一单位;复旦大学高分子科学系硕士研究生陈奕恒和博士后孔德荣为共同第一作者;复旦大学魏大程教授和海军军医大学东方肝胆医院耿利老师为共同通讯作者。耿利老师为该研究提供了临床样本,湖南大学谭蔚泓院士、邱丽萍教授为该研究提供了人工核苷酸适配体。此外,复旦大学材料科学系刘云圻院士、化学系陈惠老师等参与了该研究。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院和复旦大学的支持。

文章分类: 其他成果
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