アナプタマーとプラズモニックナノプラットフォームを用いた DNA の比色決定

Colorimetric determination of DNA using an aptamer and plasmonic nanoplatform.

• Fuming Sang
• Suyao Yin
• Jianxin Pan
• Deli Liu
• Zhizhou Zhang

抄録

核酸の迅速かつ高感度な定量のために、簡便なプラズモニックナノプラットフォームを開発しました。プローブには、両端に豊富なチミン（T）塩基を含むHg制御分子ビーコン（MB、ヘアピン）を用いた。MBプローブは、チミン（T）とHgが強く結合しているためヘアピン構造を形成することができますが、標的DNAの存在下では、標的DNA特異的にテアプタマーとハイブリダイゼーションすることにより、ヘアピン構造が開きます。同時に、開いたMBはポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウム(PDDA)と相互作用し、PDDAによるAuNPの凝集を抑制し、青色から赤色への色変化と吸収率(A/A)の低下を伴った。その結果、吸収率の低下とDNA濃度との間には、0.02～2nmol/Lの範囲で良好な直線関係が観察され、検出限界は4.42pmol/Lと低い値を示しました。さらに、このナノプラットフォームは、完全な標的配列とミスマッチ配列の識別にも利用することができました。さらに重要なことに、このバイオアッセイは、他の一般的な方法と比較して、シンプルで、汎用性が高く、迅速で、費用対効果に優れていることから、臨床診断や生物医学的応用に大きな期待が寄せられている。グラフィカルアブストラクト。

A facile plasmonic nanoplatform was developed for rapid and sensitive determination of nucleic acid. Hg-regulated molecular beacon (MB, hairpin) containing rich thymine (T) bases at both ends is used as the probe. A hairpin structure can be formed in the MB probe due to the strong binding of Hg to T. However, in the presence of target DNA, the hairpin structure is opened owing to target DNA-specific hybridization with the aptamer. Simultaneously, the opened MB interacts with poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) and hinders PDDA-induced aggregation of AuNPs, accompanied by a color change from blue to red and a decrease in absorption ratio (A/A). Hence, a good linear relationship was observed between the decreased absorption ratio (A/A) and DNA concentration ranging from 0.02 to 2 nmol/L with a low detection limit of 4.42 pmol/L. Moreover, this nanoplatform has been successfully utilized to discriminate between perfect target and mismatch sequences. More importantly, the bioassay is simple, versatile, rapid, and cost-effective compared with other common methods, which holds great promise for clinical diagnosis and biomedical application. Graphical abstract.