摘要
1）本文报道了一种基于功能化金属-有机骨架（MOFs）的均相电化学生物传感器,能够实现多种肿瘤标志物的同时检测。
2）作者利用多孔的 UIO-66-NH2 作为纳米载体,负载电活性染料并用双链DNA作为守门蛋白封装MOFs,制备了两种功能化MOFs (MB@UIO和TMB@UIO)。当目标miRNA存在时,会与DNA探针杂交形成RNA-DNA复合物,从而导致电活性染料释放,产生电化学信号变化。
3）通过这种方法,作者实现了let-7a和miRNA-21的同时检测,检测下限分别达到3.6 fM和8.2 fM,较文献报道的单一miRNA检测方法具有更高的灵敏度。该生物传感器还成功应用于人血清样品中的miRNA检测。
4）总之,该工作提供了一种新颖的MOF基均相电化学生物传感平台,可用于肿瘤标志物的准确快速检测,为肿瘤早期诊断提供有价值的信息。


研究背景
1）行业问题：早期和准确的癌症诊断对于提高治疗效率和癌症患者的生存率至关重要，肿瘤生物标志物作为风险评估和早期癌症检测的重要指标出现。
2）传统的技术，如X射线、CT扫描和B超，集中于组织形态变化，无法满足早期诊断的需求。
3）本文作者提出了一种基于功能化金属-有机框架（MOFs）的新型均相电化学生物传感器，用于多种肿瘤生物标志物的同时检测。
4）该传感器利用多孔的UIO-66-NH2作为纳米容器装载电活性染料，并使用双链DNA（dsDNA）作为门卫来封闭MOFs，实现了无需标记和酶的超灵敏检测。

实验部分
1）合成UIO-66-NH2：通过将2-氨基对苯二甲酸和ZrOCl2·8H2O在DMF和CH3COOH中反应生成UIO-66-NH2。
2）制备MB@UIO和TMB@UIO：通过将CMB与UIO-66-NH2反应，然后加载MB染料，最后通过与PMB反应形成dsDNA-capped MOFs（MB@UIO）。同样的方法也用于制备TMB@UIO。
3）同时检测let-7a和miRNA-21：将MB@UIO、TMB@UIO与不同浓度的let-7a和miRNA-21孵育，然后稀释并测定DPV信号。
4）实际样品分析：在稀释的人血清样品中测定了let-7a和miRNA-21的回收率和相对标准偏差（RSDs），并在乳腺癌患者血清中应用了该MOF基生物传感器。

分析测试
1）XRD技术：通过XRD技术确认了dsDNA-capped MOFs的形成，显示了与单晶数据高度一致的尖锐衍射峰，表明了良好的纯度和高结晶度。
2）TEM和SEM分析：观察了UIO-66-NH2、MB@UIO和TMB@UIO的形貌，发现它们的直径相同，表明MB或TMB对MOFs形貌影响不大。
3）FT-IR光谱：通过FT-IR光谱确认了电活性染料在UIO-66-NH2中的有效封装。
4）ζ电位：研究了制备的MOFs的表面功能化，发现在ssDNA连接后，电位显著变化，表明DNA通过酰胺反应和核酸杂交有效地连接在UIO-66-NH2表面。
5）荧光特性：通过荧光光谱进一步验证了策略的可行性，发现在let-7a和miRNA-21存在下，MB和TMB的荧光强度显著增加。
6）实验条件优化：优化了电活性染料的量、PX的量以及dsDNA-capped MOFs与目标分析物的杂交时间，以获得最佳性能。并在优化条件下，通过DPV和荧光测试验证了MB@UIO和TMB@UIO同时检测let-7a和miRNA-21的能力。
7）选择性测试：使用let-7b、let-7d、miRNA-16、miRNA-155、ALT、l-serine、taurine和glucose作为干扰物，验证了MOF基均相电化学生物传感器的选择性。

总结
1）本文提出的基于dsDNA-capped MOFs的均相电化学生物传感器展现了高灵敏度和良好的选择性，为多种miRNA的同时检测提供了一种新方法。
2）该传感器的检测限为let-7a的3.6 fM和miRNA-21的8.2 fM，与专注于单一miRNA检测的报道方法相当或更优。
3）该传感器还成功应用于人血清样本中let-7a和miRNA-21的同时检测，为早期和准确的癌症诊断提供了重要信息。



展望
1）探索更多肿瘤生物标志物的检测，提高传感器的临床应用价值。
2）通过改进MOFs的孔隙结构和功能化策略，提高传感器的灵敏度和选择性。
3）在更广泛的临床样本中验证传感器的性能，为实际应用提供更多数据支持。

Nucleic Acid-Functionalized Metal–Organic Framework-Based Homogeneous Electrochemical Biosensor for Simultaneous Detection of Multiple Tumor Biomarkers
文章作者：Jiafu Chang, Xin Wang, Jiao Wang, Haiyin Li*, and Feng Li*
DOI：10.1021/acs.analchem.8b05599
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.8b05599