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张奎教授团队研究成果连续登上自然指数期刊《Analytical Chemistry》封面
发布时间:2022-04-29        文章来源:化工学院       浏览:

近日,化学与化工学院张奎教授团队在心肌梗死标志物检测方面取得系列原创成果,连续以封面论文形式在自然指数(Nature Index)期刊《Analytical Chemistry》上发表。《Analytical Chemistry》由美国化学会出版,致力于发表分析化学各支学科具有新颖性及原创性的学术论文,是国际化学界广泛认可的享有高度学术声誉的期刊,是自然指数所包含的期刊之一。我校为论文第一完成单位,得到了国家自然科学基金、国家科技部重点研发计划、安徽省杰出青年科学基金等项目的支持,也得到了南京大学徐静娟教授和马鞍山人民医院心血管内科的支持。

急性心肌梗死(AMI)是一种心血管疾病,通常发生得很快、没有预警,因此诊断和治疗的时间是无价的,医疗成本是巨大的。目前,血清肌钙蛋白是报道最广泛的AMI诊断标志物,但其释放时间的滞后往往会降低灵敏度,甚至会延误诊断,迫切需要实用而灵敏的AMI诊断方法。近年来,研究发现急性心肌梗死发病时,血液中存在与AMI相关的微小核糖核酸(miRNA),这些miRNA可在血液循环系统中稳定存在,在不同的病理阶段miRNA的类型和表达有很大差异。

(相关研究成果登上Analytical Chemistry封面)


(CdTe QDs 和 RuSi NPs 形貌及粒径表征)


(相关核酸结构凝胶电泳的表征)


(比率型电致化学发光传感器对血液中miRNA的灵敏检测)

团队针对AMI相关miRNA的特性,并考虑到AMI和血液环境的复杂性,将DNAzyme组合酶和共振能量转移(RET)系统相结合,利用多功能纳米探针开发了基于双电位信号动态变化的比率型电致化学发光(ECL)传感平台来检测血液中的心肌miRNA。该双信号系统由具有rA位点的底物链功能化的CdTe量子点(QDs)作为还原-氧化(R-O)发射源,Cy5修饰链功能化的Ru(bpy)32+参杂的二氧化硅纳米粒子(RuSi NPs)作为氧化-还原(O-R)发射源。目标miRNA将DNAzyme激活,切断修饰在CdTe量子点上的底物链,释放触发链将修饰在RuSi NPs上的Cy5标记的发夹探针打开,将Cy5分子和RuSi NPs引入体系。CdTe QDs 和 Cy5 分子间的共振能量转移可以猝灭 R−O ECL信号,RuSi NPs 可以引入O−R ECL信号。通过测量O−R ECL信号和R−O ECL信号的比值,可以校准偏差,准确定量10 fM到10 nM范围内 miRNA-499的浓度。该研究工作克服了血液检测中的环境干扰,提供了准确定量心梗miRNA的手段,相关成果以封面论文形式发表在《Analytical Chemistry》上。

(相关研究成果登上Analytical Chemistry封面)


(相关核酸结构凝胶电泳的表征)


(比率型电致化学发光传感器制作过程表征)


(比率型电致化学发光传感器对多目标选择性响应)

心肌miRNA的快速识别和准确定量对心血管病变的临床干预具有重要意义,团队通过精准拆分DNA组合酶(DNAzyme),设计了一种通用型核酸探针,可实现目标的精确识别和多次放大,并可将DNAzyme放大与杂化链式扩增(HCR)放大技术相结合,进行多级信号放大,大幅提高了分析检测的灵敏度,建立稳定、高效的分析方法精准分析心肌miRNA。研究实现了多种心梗miRNA的精准识别,同时得益于信号累积方案可以实现心梗miRNA组的鉴别。该研究提出了检测心梗相关miRNA组的方案,为心梗疾病的诊断提供了新思路,提高了心梗miRNA检测的灵敏度,相关成果以主封面论文形式发表在《Analytical Chemistry》上。

论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c00195

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c01051

(撰稿:张奎 孙玉蝶 审核:何孝军 张苒 杜飞)

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