四川大学：纳米级微电极快速核酸检测鉴定病原微生物

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邹依敏 纳米级微电极快速 核酸检测鉴定病原 微生物

10m Biomolecular binding length scale Diffusional length scale Cellular length scale Clinical sample length scale Nanomaterials Microdevices

Ultrasensitive electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes(NME) 利用纳米微电极进行超敏电化学生物分子检测 ++

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes（NME） 利用纳米微电极进行超敏电化学生物分子检测

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 当样品液滴加在微电极上时, 带正电的钌络合物吸引带有一个负 分子杂交引起电子转移,产生 电荷的目标DNA分子,与核酸探 电流,微电极上的RuFe3体系可 针进行分子杂交。 BC 以放大电流使其可以被检测到。 纳米金微电极表面刺针连 A 传感器探测到这种电流信号,则可 接有特定的核酸分子探针,带 由此信号确定样品中含有目标DNA,进 正电荷的钉络合物。 而鉴定样品中是否含有相应病原微生物

A C D B 当样品液滴加在微电极上时， 带正电的钌络合物吸引带有一个负 电荷的目标DNA分子，与核酸探 针进行分子杂交。 分子杂交引起电子转移，产生 电流，微电极上的Ru3+/Fe3+体系可 以放大电流使其可以被检测到。 传感器探测到这种电流信号，则可 由此信号确定样品中含有目标DNA，进 而鉴定样品中是否含有相应病原微生物。 纳米金微电极表面刺针连 接有特定的核酸分子探针，带 正电荷的钌络合物。 Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 技术特点: ●无扩增 快速 简化操作 ●灵敏性高 ●同时检测多种病原微生物

技术特点： ⚫ 无扩增 ⚫ 快速 ⚫ 简化操作 ⚫ 灵敏性高 ⚫ 同时检测多种病原微生物 Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 核酸分子探针以巯基连接在微电极表面 Deflection angle

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 核酸分子探针以巯基连接在微电极表面

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 纳米金微电极表面刺针连接有特定的核酸分子探针,带正电荷的钌络合物。当样品液滴加 在芯片上时,带正电的金属钌吸引带有一个负电荷的目标 dnarna分子,使其与核酸探针杂交。 Ru(NH3)63为主要电子受体。钌通过磷酸盐骨架通过静电相互作用结合核酸。钉在微电 极表面被还原,发生电子转移,产生点流,双链核酸分子的电流强于单链探针。 readout Au Substrate

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 纳米金微电极表面刺针连接有特定的核酸分子探针，带正电荷的钌络合物。当样品液滴加 在芯片上时，带正电的金属钌吸引带有一个负电荷的目标DNA/RNA分子，使其与核酸探针杂交。 Ru（NH3）6 3+为主要电子受体。钌通过磷酸盐骨架通过静电相互作用结合核酸。钌在微电 极表面被还原，发生电子转移，产生点流，双链核酸分子的电流强于单链探针

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 每个Ru3受体只能接受一个电子。因此,有限的Ru3浓度不足以在标 准杂交条件下产生可检测的电流。 于是引入了第二电活性物质Fe(CN)。3作为二次电子受体,可以使电 流放大10-50倍。 Potential (mv)

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 每个Ru 3+受体只能接受一个电子。 因此，有限的Ru 3+浓度不足以在标 准杂交条件下产生可检测的电流。 于是引入了第二电活性物质Fe（CN）6 3-作为二次电子受体，可以使电 流放大10-50倍

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 近端裂解和细菌mRNA的检测 将细菌样品引入裂解室中,所述裂解室由分开的两个金电极组成。 施加100V脉冲中20秒以裂解样品中的细菌,随后释放细胞内mRNA。 为了减少分析物分子用于传感器所需的时间,细菌在传感器附近 被电化学裂解,因此释放的细胞內mRNA可以快速地用于相邻的NE

近端裂解和细菌mRNA的检测 将细菌样品引入裂解室中，所述裂解室由分开的两个金电极组成。 施加100V脉冲20秒以裂解样品中的细菌，随后释放细胞内mRNA。 为了减少分析物分子用于传感器所需的时间，细菌在传感器附近 被电化学裂解，因此释放的细胞内mRNA可以快速地用于相邻的NME。 Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes

Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes 高压电场使微生物裂解原理 ●电崩解理论( Electric breakdown ·电穿孔理论( Electroporation)

高压电场使微生物裂解原理 ⚫ 电崩解理论（Electric breakdown） ⚫ 电穿孔理论（Electroporation） Ultrasensitive Electrochemical Biomolecular Detection Using Nanostructured Microelectrodes