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在單細(xì)胞層面測量生命各種狀態(tài)下細(xì)胞中重要生物分子含量的變化，對于理解生命過程具有至關(guān)重要的意義。目前，研究單細(xì)胞的方法主要包括電化學(xué)、熒光和質(zhì)譜等方法。這些技術(shù)中，基于微/納米電極的電化學(xué)方法以其高靈敏度的特性成為實時定量檢測單細(xì)胞的重要技術(shù)。根據(jù)傳感模式的不同，該技術(shù)主要可以分為兩類，一類是基于法拉第電流信號的電極，可以檢測細(xì)胞內(nèi)具有電活性的生物分子，另一類是基于離子流信號的微/納米管電極，其重要特征是適用于單個活細(xì)胞內(nèi)容物的提取和利用非法拉第電流實現(xiàn)高靈敏檢測。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院生命分析化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室徐靜娟教授和趙偉偉副教授團(tuán)隊在基于微/納米電極的電化學(xué)方法取得了系列進(jìn)展。前期，他們基于納米毛細(xì)管的離子整流技術(shù)，構(gòu)建了一種集單細(xì)胞microRNA取樣、信號放大及檢測一體的單細(xì)胞電化學(xué)檢測器件，實現(xiàn)了對單細(xì)胞內(nèi)非電活性物質(zhì)microRNA的取樣與檢測的一體化操作。隨后，該團(tuán)隊進(jìn)一步將光電化學(xué)策略引入納米針，成功構(gòu)建了納米級的光電化學(xué)傳感器并用于單細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激效應(yīng)評估。

最近該團(tuán)隊構(gòu)建了一種高信噪比的光電化學(xué)納米傳感工具，實現(xiàn)了近零背景下的單細(xì)胞microRNA-21檢測。

本工作通過磁控濺射將納米毛細(xì)管內(nèi)外表面鍍鉑，鉑沉積形成的內(nèi)反應(yīng)室可以作為microRNA-21引發(fā)雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的納米反應(yīng)器，隨后，引入[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺作為核酸內(nèi)嵌光電活性物質(zhì)，在光照情況下產(chǎn)生陽極光電流。依據(jù)該陽極電流的變化，可以實現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)microRNA-21的檢測。與離子整流技術(shù)相比，由于其獨(dú)特的信號原理，該光電納米傳感器具有較高的信噪比。細(xì)胞實驗揭示了正常人乳腺細(xì)胞MCF-10A和癌變MCF-7細(xì)胞內(nèi)microRNA-21的含量信息，并發(fā)現(xiàn)近核區(qū)microRNA-21的含量低于細(xì)胞質(zhì)中心位置。基于DNA擴(kuò)增技術(shù)和嵌入劑的多樣性，該光電納米傳感器可以作為一種通用的單細(xì)胞內(nèi)microRNA的分析方法，并為光電化學(xué)單細(xì)胞分析提供新的思路。

論文信息

A Photoelectrochemical Nanoreactor for Single-Cell Sampling and Near Zero-Background Faradic Detection of Intracellular microRNA

Hai-Yan Wang, Yi-Tong Xu, Bing Wang, Si-Yuan Yu, Xiao-Mei Shi, Wei-Wei Zhao,* Dechen Jiang, Hong-Yuan Chen and Jing-Juan Xu*

本文的第一作者是南京大學(xué)的博士生王海燕（現(xiàn)為南京大學(xué)特任副研究員）。

Angewandte Chemie International Edition?

DOI: 10.1002/anie.202212752

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