中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫學(xué)與健康工程研究所研究員楊慧團隊，在《納米光子學(xué)》（Nanophotonics）上，發(fā)表了題為Ultrasensitive label-free miRNA-21 detection based on MXene-enhanced plasmonic lateral displacement measurement的研究成果。該團隊提出了一種基于MXene材料增強的等離子體共振（SPR）生物傳感技術(shù)，用于實(shí)時(shí)、無(wú)標記、超靈敏的miRNA檢測。
miRNAs是一種小的非編碼RNA分子，在各種類(lèi)型癌癥的發(fā)生和發(fā)展中起到重要作用。其中，miRNA-21是一種被廣泛認可的生物標志物，已被證實(shí)在包括乳腺癌、胰腺癌、肺癌和結直腸癌等多種癌癥類(lèi)型中上調。因此，對miRNA-21的超靈敏檢測，對于早期癌癥診斷至關(guān)重要。傳統的miRNA檢測分析策略包括定量逆轉錄聚合酶鏈反應（qRT-PCR）、基于微陣列的雜交、新一代測序技術(shù)等。然而，傳統檢測方法往往需要擴增和標記步驟，并可能存在交叉雜交的問(wèn)題。上述挑戰限制了這些分析策略的應用場(chǎng)景。而SPR技術(shù)因實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測能力強、無(wú)需標記以及穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為用于miRNA檢測的重要傳感技術(shù)之一。而受檢測靈敏度的限制，傳統的基于波長(cháng)或角度檢測機制的SPR生物傳感器很難檢測到低濃度水平的miRNA，也難以區分具有高序列同源性的miRNA。
為解決上述難題，該團隊提出了一種基于橫向位移檢測機制的MXene增強SPR生物傳感技術(shù)，用于超靈敏無(wú)標記的miRNA-21檢測。該傳感方案利用MXene納米材料表面積大和載流子約束能力強等特性，對等離子體傳感襯底的吸收系數進(jìn)行調控，使其達到“零反射”狀態(tài)，在SPR共振角處引起極急劇的相位變化，從而誘發(fā)較大的橫向位移傳感信號變化，可對SPR傳感基底表面的生物分子和生物反應進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。
上述成果可實(shí)現對低濃度（10-14?M）miRNA的無(wú)標記實(shí)時(shí)檢測，可對單堿基錯配的miRNA序列進(jìn)行區分，并可在復雜的環(huán)境介質(zhì)中進(jìn)行miRNA檢測。該傳感方案具有優(yōu)異的傳感性能，能夠為包括miRNA在內的一系列生物標記物提供超靈敏檢測手段，在各類(lèi)疾病的早期診斷和伴隨治療等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
深圳先進(jìn)院為第一完成單位。該研究由深圳先進(jìn)院和法國國家科學(xué)研究中心合作完成。
基于相位誘發(fā)橫向位移檢測機制的miRNA檢測方案示意圖
