戴志晖: 由DNA模板调控的CuNCs荧光调节的高信噪比生物传感器

由于Hg²⁺在食物链的聚集和难降解的性质，并且即便Hg²⁺毒性很低也会引起人体健康问题，因此对于Hg2+的检测是非常有必要的。本文利用polyT和Hg²⁺可以形成稳定的T-Hg-T节点构建成网状DNA，作为CuNCs形成的模板，并展现出较强的荧光。由于网状DNA具有抗Exo1消化作用，所以本文利用Exo1降低背景值，提高信噪比，获得了较好的实验效果。实验原理如图1所示，并且根据实验原理，作者分别针对网状结构的形成、Exo1降解背景值、CuNPs刚性模板的形成进行了可行性分析。利用最优条件下，分别对Exo1存在与否的条件下进行了灵敏度的测试，发现加入Exo1后可以在较低浓度下获得较好的线性关系。50 pM到2.5μM, 线性关系为F_650nm = 3.1lg[Hg²⁺]+5.9,R=0.998；2.5−500 μM，线性关系为F_650nm = 13.3 lg[Hg²⁺]− 25.6, R = 0.994。同时谷胱甘肽GSH在生物进化过程中具有调节氧化平衡的作用，因此检测GSH对于研究氧化应急反应和相关疾病是非常有价值的。本文依据Hg²⁺和GSH的硫基直接相互作用，形成GSH-Hg²⁺复合物，因此可以对GSH进行检测。检测范围为 0.5−300 μM ，最低检出限为0.2 μM。

图1. 基于DNA模板调控的CuNCs荧光调节的Hg²⁺定量的原理图

图2.（A）poly(30T)的CuNCs TEM图，插入图为CuNCs的HRTEM图。（B）用Hg²⁺处理的poly(30T)的CuNCs TEM图。（C）poly(30T), poly(30T)+exoI, poly(30T)+ Hg²⁺, poly(30T)+Hg²⁺ +exo ICD光谱图。（D）通过CuNPs染色的PAGE图。（E）用poly(30T) 和 Hg²⁺-treatedpoly(30T) 作为模板 CuNCs荧光光谱图。 (F) 用poly(30T) 和 Hg²⁺-treatedpoly(30T) 作为模板和Exo1作用的 CuNCs荧光光谱图。

图3. （A）用ploy（30T）作为模板形成CuNCs荧光光谱的灵敏度测定；（B）用Hg2+处理的poly（30T）在Exo1存在的条件下作为模板形成CuNCs荧光光谱的灵敏度测定；（C）A和B的线性图；（D）特异性实验结果。

点评：

1. 本文提出了一种T-Hg-T节点结构的网状DNA可以作为CuNCs模板是比较有借鉴意义的。它不仅扩宽了CuNCs模板，而且发现刚性的DNA结构可以促进CuNCs的荧光强度。巧妙的利用Exo1降低背景值，提高信噪比。

2. 利用Hg²⁺和GSH的硫基的相互作用，形成GSH-Hg²⁺复合物，对GSH进行检测，对于之后的研究会有很大帮助。

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Li J, Fu W, Bao J, et al. Fluorescence Regulation of Copper Nanoclusters via DNA Template Manipulation toward Design of a High Signal-to-Noise Ratio Biosensor[J]. Acs Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(8).