miRNA作為一類非編碼RNA，其表達(dá)水平受到組織特異性因子的嚴(yán)格控制。miRNA表達(dá)的異常與癌癥、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)，因此，miRNA被視為潛在的特異性生物標(biāo)志物。然而，由于miRNA在細(xì)胞內(nèi)的豐度較低，實(shí)現(xiàn)對(duì)其濃度的精確檢測(cè)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。

 

  傳統(tǒng)的熵驅(qū)動(dòng)擴(kuò)增策略在反應(yīng)過程中需要額外添加燃料鏈，并涉及大量序列的冗余，這不僅增加了溶液環(huán)境的復(fù)雜性，也限制了其在胞內(nèi)檢測(cè)中的應(yīng)用。為了解決這一問題，周楠迪教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的雙熵驅(qū)動(dòng)擴(kuò)增系統(tǒng)，該系統(tǒng)在金納米粒子（AuNPs）表面構(gòu)建，無需額外添加燃料鏈，實(shí)現(xiàn)了miRNA-21的高效熒光測(cè)定和細(xì)胞內(nèi)成像。

 

  該雙熵驅(qū)動(dòng)擴(kuò)增系統(tǒng)的核心在于其獨(dú)特的自鎖燃料鏈設(shè)計(jì)。通過將三鏈結(jié)構(gòu)附著在兩組AuNPs上，并在其中標(biāo)記Cy5熒光，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了燃料鏈的內(nèi)部化。當(dāng)目標(biāo)miRNA-21被識(shí)別后，燃料鏈將自動(dòng)解鎖，驅(qū)動(dòng)循環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致熒光恢復(fù)。這種自供電和回收(http://www.weberwork.com/buy/)燃料鏈的設(shè)計(jì)大大提高了反應(yīng)過程的自動(dòng)化和智能化。

 

  研究團(tuán)隊(duì)通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該雙熵驅(qū)動(dòng)擴(kuò)增系統(tǒng)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該納米傳感器對(duì)miRNA-21的檢測(cè)具有高度的特異性和靈敏度，其線性響應(yīng)范圍覆蓋了從5 pM到25 nM的濃度范圍。此外，通過共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）觀察，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)雙熵驅(qū)動(dòng)擴(kuò)增系統(tǒng)被遞送到含有miRNA-21的腫瘤細(xì)胞中時(shí)，目標(biāo)miRNA才能啟動(dòng)擴(kuò)增反應(yīng)，釋放熒光信號(hào)。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了該系統(tǒng)的胞內(nèi)檢測(cè)能力。

 

  周楠迪教授表示，雙熵驅(qū)動(dòng)策略的提出為細(xì)胞內(nèi)miRNA分析提供了一種集成而強(qiáng)大的方法，有望在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。該研究不僅為miRNA的檢測(cè)提供了新的技術(shù)手段，也為相關(guān)疾病的診斷和治療提供了新的思路。

 

  此項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等多項(xiàng)資助的支持。江南大學(xué)21級(jí)博士后蔡蓉鳳為論文的第一作者，周楠迪教授為通訊(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)作者。該成果的發(fā)表標(biāo)志著江南大學(xué)生物工程學(xué)院在miRNA檢測(cè)領(lǐng)域的研究取得了重要進(jìn)展，為未來的研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。