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β-シクロデキストリンで機能化したCdSナノロッドを用いたHIV DNAの超高感度光電気化学バイオアッセイのための構築モジュールの開発
Beta-cyclodextrin-functionalized CdS nanorods as building modules for ultrasensitive photoelectrochemical bioassay of HIV DNA.
PMID: 31400727 DOI: 10.1016/j.bios.2019.111557.
抄録
現在、後天性免疫不全症候群は人類の健康を脅かす大きな問題となっており、世界的に患者数が増加していることから、その早期診断が急務となっています。ここでは、我々は初めてβ-シクロデキストリンで機能化したCdSナノロッド（β-CD@CdS NR)を合成し、触媒的ヘアピンアセンブリ(CHA)を介した生物触媒沈殿とアダマンチン(ADA)とβ-CDの間のホスト-ゲスト相互作用との結合により、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)のDNA検出のための新規な光電気化学バイオセンサーを設計するための簡単に組み立て可能なビルディングモジュールとして機能しました。HIV DNAの存在下では、ヘアピンDNA1とADA標識ヘアピンDNA2の助けを借りてCHAプロセスがトリガーされ、大量のG-四重鎖を生成し、これは4-クロロ-1-ナフトールを触媒するヘミン/G-四重鎖DNA酵素を形成して光電極表面上の不溶性沈殿を生成することができ、その後、対応する立体障害効果による光電流応答の減少が続く。最適化された条件の下で、このバイオセンサーは広い直線ダイナミックレンジ(10fM - 1nM)と1.16fMの低い検出限界を示し、さらにヒト血清サンプルにおいて高感度、優れた安定性と満足のいく実現可能性を示した。また、β-CD@CdS NRは、他の先進的なセンシングプラットフォームの構築にも応用可能であり、臨床診断分野での応用が期待されます。
Nowadays, acquired immunodeficiency syndrome has become a formidable danger to human health, and its early diagnosis is urgent need with the increasing quantity of patients around the world. Herein, we first synthesized beta-cyclodextrin-functionalized CdS nanorods (β-CD@CdS NRs) with high stability and desirable photo-electricity activity, and served as easy-to-assemble building modules to design a novel photoelectrochemical biosensor for human immune deficiency virus (HIV) DNA detection by coupling with catalytic hairpin assembly (CHA)-mediated biocatalytic precipitation and the host-guest interaction between adamantine (ADA) and β-CD. In the presence of HIV DNA, CHA process was triggered with the aid of hairpin DNA1 and ADA-labelled hairpin DNA2, and then generated large amounts of G-quadruplex, which could be formed hemin/G-quadruplex DNAzyme to catalyze 4-chloro-1-naphthol to generate insoluble precipitation on photoelectrode surface, followed by the decreased photocurrent response due to the corresponding stereo-hindrance effect. Under optimized conditions, this biosensor exhibited wide linear dynamic range (10 fM - 1 nM) and low detection limit of 1.16 fM, as well as high sensitivity, excellent stability, and satisfactory feasibility in human-serum samples. Moreover, the prepared β-CD@CdS NRs could be applied to the construction of other advanced sensing platform, showing great prospect in clinical diagnostics.
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