DNA折り紙が電気化学バイオセンサーの性能を向上させる(DNA origami boosts electrochemical biosensor performance)

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新たな成果は、様々な病原体や病気の検出に使用できる、より効率的で選択的、かつ高感度なDNAバイオセンサーのプラットフォームを提供するものです。 New results provide a platform for more efficient, selective, and sensitive DNA biosensors that can be used in detecting various pathogens and diseases.

2023-03-14 フィンランド・アールト大学

アアルト大学とストラスクライド大学の研究者は、DNA折り紙構造を用いて、電気化学的DNAバイオセンサーの感度を向上させる方法を開発しました。これらの構造は、標的配列の一端に選択的に結合できる標的捕捉鎖を備え、もう一方の端はセンサー電極上のプローブ鎖に結合することができます。これにより、サンドイッチ状の複合体が形成され、電気化学信号が著しく増幅されるため、従来技術よりもはるかに低い濃度で標的DNA配列を検出することが可能になります。研究者らは、この技術が大量生産可能で広範囲に適用可能なポイントオブケア機器に使用される可能性があると考えています。

<関連情報>

標的捕捉型DNA折り紙タイルを用いた電気化学的DNAバイオセンサーの信号増幅法 Signal Amplification in Electrochemical DNA Biosensors Using Target-Capturing DNA Origami Tiles

Paul Williamson, Petteri Piskunen, Heini Ijäs, Adrian Butterworth, Veikko Linko and Damion K. Corrigan
ACS Sensors  Published:March 13, 2023
DOI:https://doi.org/10.1021/acssensors.2c02469

Abstract

Electrochemical DNA (e-DNA) biosensors are feasible tools for disease monitoring, with their ability to translate hybridization events between a desired nucleic acid target and a functionalized transducer, into recordable electrical signals. Such an approach provides a powerful method of sample analysis, with a strong potential to generate a rapid time to result in response to low analyte concentrations. Here, we report a strategy for the amplification of electrochemical signals associated with DNA hybridization, by harnessing the programmability of the DNA origami method to construct a sandwich assay to boost charge transfer resistance (RCT) associated with target detection. This allowed for an improvement in the sensor limit of detection by two orders of magnitude compared to a conventional label-free e-DNA biosensor design and linearity for target concentrations between 10 pM and 1 nM without the requirement for probe labeling or enzymatic support. Additionally, this sensor design proved capable of achieving a high degree of strand selectivity in a challenging DNA-rich environment. This approach serves as a practical method for addressing strict sensitivity requirements necessary for a low-cost point-of-care device.

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