近日,天津大学医学部谭硕副教授团队详细回顾了并总结了基于适配体的纳米孔传感检测技术的最新进展与挑战。对生物纳米孔和固态纳米孔的结构特点以及检测范围进行了分类与归纳。针对适配体与纳米孔的工作方式总结出四种不同策略,实现小分子、蛋白质、核酸、病毒等多种物质的单分子检测。同时对该技术在环境、精密诊断、制药、安全等领域的应用价值和前景进行展望。
第一种策略是以游离适配体为载体识别环境中被测物质,当适配体结合目标分子后纳米孔可检测出现特征点信号,此策略允许以高灵敏度同时感测多个目标。第二种策略是通过量化结合目标分析物后ACE释放的互补序列间接测量,使传感技术摆脱尺寸限制。第三种策略是在纳米孔内进行适配体修饰,当待测分子、蛋白质或有害物质与适配体结合时可产生特征阻塞电流信号。第四种策略是针对相对较大尺寸的纳米孔(数百纳米)检测相对较大的物质时,用涂有适配体的纳米颗粒捕获分子实现共同过孔检测,从而提高整个装置的检测信噪比。
无论是在纳米孔上的化学修饰还是在溶液中的自由修饰,适配体都能以高亲和力与目标分析物结合,提高纳米孔传感器的灵敏度和选择性。在检测过程中,施加的电压驱动力和电渗力可以操纵复合物的解离过程,从而在单分子水平上揭示适配体-目标分析物的相互作用,如识别方向、结合位置和构象异质性解离动力学。基于适配体的纳米孔传感器的工业化可能涉及微流控或纳米流控护理点测试POCT系统,以快速检测具有微小样品体积的目标或实时定量监测分析物。
Pengrui Lv, Wenxin Zhang, Yongyi Yang, Huilin Gao, Prof. Shuang Li, Prof. Cherie S. Tan, Prof. Dong Ming
Chemistry – An Asian Journal
DOI: 10.1002/asia.202200364