利用动态DNA折纸纳米结构，开发模块化设计的灵活生物传感器
2024-11-19 22:36:02 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
研究团队开发出了一种通用的模块化策略，能够针对各种目标分子和浓度范围轻松设计生物传感器，有望大幅加快面向新型医疗诊断工具的生物传感器开发。
生物传感器在医学研究和诊断中发挥着重要作用。但目前，生物传感器通常必须针对每种应用进行专门开发。据麦姆斯咨询介绍，由德国慕尼黑大学（LMU）化学家Philip Tinnefeld领导的研究团队开发出了一种通用的模块化策略，能够针对各种目标分子和浓度范围轻松设计生物传感器。该研究成果以“Engineering Modular and Tunable Single Molecule Sensors by Decoupling Sensing from Signal Output”为题发表在Nature Nanotechnology期刊上。研究人员开发的新型模块化传感器平台，有望大幅加快面向新型医疗诊断工具的生物传感器开发。
模块化生物传感器设计平台
该生物传感器采用了一种DNA折纸（origami）支架，由分子“铰链”连接的两个臂组成。每个臂上都用荧光染料进行标记，通过荧光共振能量转移（FRET）记录标记之间的距离。在闭合状态下，两臂是平行的，而当结构打开时，两臂向外折叠形成90°的角度。
该研究通讯作者Viktorija Glembockyte解释说：“由于这种巨大的构象变化，荧光信号也会发生实质性变化。与构象变化较小的系统相比，大大提高了信号测量的清晰度和精确度。”
在单分子水平上研究和调整传感器的响应窗口
这种折纸支架结构可搭载各种生物分子靶点（例如核酸、抗体和蛋白质）的对接位点。生物传感器是打开还是闭合，取决于各目标分子与折纸支架的结合情况。因此，可以通过使用额外的结合位点或稳定DNA链，对生物传感器进行有意的调整和优化。
Tinnefeld解释说：“设计这种折纸结构相对比较容易，可以同时查询目标分子和传感器之间的多种分子相互作用。这些多重键会产生有趣的协同效应，从而有可能在不干预生物分子相互作用的情况下特异性地控制传感器的灵敏度，也即，目标分子与其结合位点的对接强度。这种灵活性是该系统的一大优势。”
该生物传感器平台扩展到不同的目标分子和检测分析
研究人员计划在未来进一步优化该生物传感器平台，以用于生物医学和其它领域。Tinnefeld表示，这种传感器的一个可能应用领域是监测各种参数，并在特定条件下释放活性剂。
论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41565-024-01804-0
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