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周楠迪教授团队在Sensors and Actuators B–Chemical发表基于通用三螺旋分子开关的金黄色葡萄球菌电化学生物传感器的研究成果

来源:   发布时间 :2021-03-11  点击量:

近期,我校生物工程学院周楠迪教授团队在金黄色葡萄球菌适配体生物传感器的构建方面取得进展,研究成果“A Versatile Signal-On Electrochemical Biosensor for Staphylococcus aureus based on Triple-Helix Molecular Switch”正式发表于Sensors and Actuators BChemical (IF = 7.1)https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128842)。

金黄色葡萄球菌是一种常见的病原微生物,广泛存在于食品、空气和水等环境中,一定情况下可引起各种类型的感染。根据统计数据显示,金黄色葡萄球菌感染导致的死亡人数甚至超过艾滋病、结核病和病毒性肝炎的总和,严重威胁人类的健康。因此,面对病原微生物,有必要建立一种高灵敏度和特异性的检测方法。

周楠迪教授团队利用非常规核酸结构三螺旋DNA具有的高度灵活性以及包含更多核酸链这一特性,通过结合链置换扩增技术,构建了基于三螺旋分子开关的金黄色葡萄球菌生物传感器。首先,利用磁珠分离体系,对溶液中的金黄色葡萄球菌进行识别。磁珠表面修饰部分互补双链Apt-cDNA,靶标与适配体结合后,置换下的cDNA通过磁性分离技术收集。随后在引物,聚合酶和切刻酶的作用下,触发链置换扩增反应,实现目标单链DNA的扩增。与此同时,在电极表面修饰事先合成的三螺旋DNA分子开关,由于三螺旋DNA结构的稳定存在,溶液中显示低电流信号。将链置换扩增产物加入电极反应体系,扩增单链DNA与三螺旋DNA的帽子区域互补,打开分子开关。电极表面剩余的富G序列形成G-四链体结构,与氯化血红素结合形成电活性复合物,产生显著的电化学信号。该生物传感器可检测30-3×108 CFU/mL动态范围内的金黄色葡萄球菌,检测限低至8 CFU/mL。同时,通过更换识别适配体和引物,该传感器可应用与其他微生物的检测,具有一定的通用性。本研究为食品和环境中多种有害微生物的检测提供了一种替代方法,具有良好的应用前景。

图一. 通用型三螺旋分子开关的设计

图二. 基于通用型三螺旋分子开关的金黄色葡萄球菌电化学生物传感器


周楠迪教授为该论文的通讯作者,2017级博士生蔡蓉凤为该论文的第一作者。上述研究工作得到了江苏省六大人才高峰项目(JY-078)和江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX18_1799)的资助。


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