近日，Elsevier出版社旗下《生物传感器与生物电子学》(Biosensors and Bioelectronics)学术期刊在线发表了我院师生题为“Dual CHA-mediated high-efficient formation of a tripedal DNA walker for constructing a novel proteinase-free dual-mode biosensing strategy”的最新科研论文(DOI: 10.1016/j.bios.2021.113708)。Biosensors and Bioelectronics为生物分析及生物传感学科领域国际权威期刊及SCI中科院大类一区期刊，最新影响因子10.618。该论文通讯作者为我院赖国松教授，第一作者为分析化学专业2018级硕士生黄湾，湖北师范大学化学化工学院为该论文唯一通讯单位。
DNA步行机近年来逐渐被人们用作一类有力的生物传感信号放大工具，然而如何采用合适的策略来增强其信号放大效率目前仍然面临着重要挑战。在本工作中，赖国松教授研究组设计了一种双重催化发夹组装(CHA)策略来高效构建一种三足镁离子核酸酶(MNAzyme)驱动的DNA步行机，并在此基础上成功发展一种可用于卡那霉素(Kana)抗生素检测的双模式生物传感新方法。如下图所示，第一重CHA循环反应由目标分析物的高特异性核酸适配体识别反应来触发；第二重CHA循环反应由DNA步行机在构建的三维磁珠(MB)步行轨道上的智能步行引起的“伪目标物”S1释放而触发。通过上述DNA步行产物来进一步引发MB表面通过杂交链反应(HCR)来定量组装形成大量富含G四链体DNA酶(G-DNAzyme)的双链DNA，即可利用G-DNAzyme的模拟酶催化性质方便构建该方法的比色及光电化学双模式信号转导策略。由于双重CHA循环反应对该三足三维DNA步行信号放大的极大促进作用，以及HCR组装G-DNAzyme的协同信号放大，该方法具有很高的分析灵敏度。同时，基于巧妙核酸设计的该生物传感方法还具有很好的选择性和重复性，成本低廉，无需采用复杂的仪器装置及传统色谱或异相生物传感中的复杂操作，而且还不存在蛋白质核酸酶催化体系中较高的背景信号影响，因而有望在食品或环境等复杂样品中抗生素残留的简单筛查及自动化准确检测领域发挥重要应用价值。
目标物识别触发DNA步行机组装与智能步行(A)及本方法的信号转导(B)工作原理示意图
该研究得到了国家自然科学基金(22076043)和湖北省高校优秀中青年科技创新团队计划(T201810)等科研项目资助。2018级本科生詹丹燕、研究生谢一铭和青年教师李新参与了该论文部分工作。
