关键词：
microRNA检测
熵驱动放大
DNA电路
级联扩增
双模生物传感器
摘要：
核酸分子工程与合成生物学的交叉融合推动了分子检测技术变革。DNA分子凭借其独特的碱基互补配对规则和可编程特性,为构建动态人工反应网络提供了分子级精度的操作平台。作为表观遗传调控的重要媒介,micro RNA（mi RNA）参与细胞分化、凋亡等关键进程,异常表达与疾病密切相关。然而,低丰度、高度序列相似性对检测技术的灵敏度与特异性构成双重挑战。传统检测方法如聚合酶链反应（PCR）虽灵敏度较高,但存在依赖昂贵设备、操作复杂等局限性。近年来,DNA纳米技术凭借其可编程性、模块化设计及生物相容性优势,为构建新型生物传感平台提供了创新思路。本研究基于熵驱动回路（EDC）与DNAzyme级联扩增机制,开发了两种高灵敏双模生物传感器,通过多级信号放大与自反馈调控,实现了mi RNA的超灵敏检测与临床样本验证,为疾病标志物检测提供了新策略。主要研究内容如下:
（1）设计了一种巧妙的交互式正反馈的级联扩增网络,构建了基于局域化EDC-DNAzyme的双模传感平台,用于模型mi RNA的超灵敏、特异性检测。该工作中,EDC模块中的所有链均被高效利用,尤其是输出的双链副产物S/F可以作为DNAzyme系统的钥匙,在Mn2+的辅助下解锁的DNAzyme被激活,并在Si O2纳米球表面随机行走切割R链中的r A位点,并生成靶标类似物（T*）,反馈至EDC系统,输出大量的Cd Te-O,形成自增强循环的扩增网络。引入Fe3O4@Si O2-C磁性纳米材料实现信号探针快速分离,实现荧光信号检测,并结合Na Cl诱导的金纳米颗粒（Au NPs）聚集状态变化,构建荧光/比色双模检测系统,有效避免了假阳性干扰。局域化设计显著提升了反应物局部浓度,较非局域化体系灵敏度提高6.7倍,使荧光检出限（LOD）降至0.35 amol L-1。
（2）基于EDC/DNAzyme三重回路交互级联网络,开发了一个新型的荧光/光电双模传感器。靶标触发EDC释放O1、O2及E/F复合物;E/F激活DNAzymeⅠ切割A/B产生T*,同时O2解锁D/L释放DNAzymeⅡ,形成双重催化循环;T*正反馈至EDC形成有效信号增益。功能化的Fe3O4@Si O2和Cd S分别用于信号分离和表达。引入g-C3N4纳米片协同增强Cd S光电响应,其光电流强度提升1.7倍。定性比较了单一的EDC扩增、双重级联的EDC-DNAzymeⅠ和三重回路扩增的EDC-DNAzymeⅠ-DNAzymeⅡ系统的扩增性能。该体系实现了0.27 amol L-1（荧光）和0.21 amol L-1（光电）的超低检测限,动态范围跨越6个数量级(0.5 amol L-1-100 fmol L-1)。在临床样本检测中,荧光与光电回收率分别为96.70%-104.49%和96.40%-104.51%,RSD均低于6.05%,验证了方法的可靠性。
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