ATPを超高感度に検出するための制御放出と環状酵素増幅をベースとしたAuNPキャップ型ケージ蛍光バイオセンサー

A AuNP-capped cage fluorescent biosensor based on controlled-release and cyclic enzymatic amplification for ultrasensitive detection of ATP.

• Wei Wang
• Xin Li
• Kai Tang
• Zhiling Song
• Xiliang Luo

抄録

金ナノデバイスは、細胞内の特定のターゲットの検出に大きな関心を集めています。しかし、リモートアプリケーションのシミュレーションによって活性化できる金センシングデバイスを構築することは、依然として大きな課題である。ここでは、アデノシン三リン酸（ATP）によって活性化することができる制御放出およびエクソヌクレアーゼIII（Exo III）アシスト環状酵素増幅に基づいて、金ナノ粒子（AuNP）で覆われたケージ蛍光バイオセンサーを報告する。このシステムでは、DNAのハイブリダイゼーションを介してローダミンB（RhB）分子を装填したAuナノケージ（AuNC）の細孔をキャップするためのビルディングブロックとしてAuNPを使用した。RhB蛍光分子は、最終的に検出目的のためにATPの存在下でExo IIIの助けを借りて放出された。最終的には、バイオセンサーは、0.88 nMまでの検出限界（LOD）と1.0×10-9から1.0×10-7 Mまでの広い線形ATP検出範囲につながる。さらに、シチジン三リン酸(CTP)、グアノシン三リン酸(GTP)、ウリジン三リン酸(UTP)などのATPとATP類似体を区別するためのATPに対する良好な選択性を有する。そのため、便利で感度の高いバイオセンサーとして、バイオメディカル分野での普及が期待されています。

Gold nanodevices have attracted extensive interest in the detection of specific targets within cells. However, constructing gold sensing devices that can be activated by the simulation of remote applications remains a huge challenge. Here, we report a Au nanoparticle (AuNP)-capped cage fluorescent biosensor based on controlled-release and Exonuclease III (Exo III) assisted cyclic enzymatic amplification that can be activated by adenosine triphosphate (ATP). In the system, AuNPs were used as the building blocks to cap the pores of Au nanocages (AuNCs) loaded with Rhodamine B (RhB) molecules through the hybridization of DNA. The RhB fluorescent molecules were finally released with the help of Exo III in the presence of ATP for detection purposes. Ultimately, the biosensor leads to a wide linear ATP detection range from 1.0 × 10-9 to 1.0 × 10-7 M with a limit of detection (LOD) down to 0.88 nM. In addition, it also has good selectivity for ATP to distinguish between ATP and ATP analogues such as cytidine triphosphate (CTP), guanosine triphosphate (GTP), and uridine triphosphate (UTP). Therefore, as a convenient and sensitive biosensor, it is expected to be widely used in the biomedical field.