近期，武漢科技大學醫學院公共衛生學院李誠予副教授與武漢大學唐宏武教授、南開大學龐代文教授合作，在分析化學領域國際TOP期刊上發表了一系列高水平研究論文。
MicroRNAs（miRNAs）是一類內源基因編碼的單鏈RNA 分子，其長度約為22個核苷酸序列。由於miRNAs 與腫瘤細胞的生長、代謝等過程有著密切的關係，如今已被認為是新一代的腫瘤標誌物。miRNAs具有易降解、高度同源性、低表達等固有的特徵，利用反轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）、印記雜交等這些傳統的核酸檢測方法，在低含量樣品中對這種小分子進行準確的定量分析仍存在一定的挑戰。基於此，李誠予副教授開展了如下研究工作：
針對現有螢光生物傳感器在miRNA細胞內分析存在的「觸發」不可控，穩定性較差等瓶頸，李誠予副教授構建了一種基於808 nm近紅外光碟機動與DNA四面體保護的納米機器人。該傳感器不僅可在808 nm近紅外光下激發的上轉換發光（紫外發射）進行「人為」可控激活，而且藉助DNA四面體強大的「酶抵抗」能力，可實現對乳腺癌細胞內miRNA-21序列的精準分析。研究成果「Integrating 808 nm Light-Excited Upconversion Luminescence Powering with DNA Tetrahedron Protection: An Exceptionally Precise and Stable Nanomachine for Intracelluar MicroRNA Tracing」在傳感器領域國際權威期刊《ACS Sensors》（SCI一區，影響因子：6.944）上發表。李誠予副教授是該論文的第一作者，通訊作者是武漢大學唐宏武教授和南開大學龐代文教授，武漢科技大學是論文第一單位。
808 nm光碟機動與DNA四面體保護的納米機器人構建原理圖
將光鑷技術（該技術在2018年被授予諾貝爾物理學獎）與基於上轉換發光的發光共振能量轉移（LRET）相結合，構建了一種新穎的微球螢光比率成像分析方法。該方法對miRNA-21序列的檢測靈敏度可達114 fM，並能準確定量分析低至100個乳腺癌細胞內的待測物含量。研究成果「Using optical tweezers to construct an upconversion luminescent resonance energy transfer analytical platform」在期刊《Sensors and Actuators B：Chemical》（SCI一區，影響因子：6.393）上發表。李誠予副教授是該論文第一作者，通訊作者是武漢大學唐宏武教授，武漢科技大學是論文第二單位。
光鑷與LRET相結合的微球螢光檢測原理圖
為提高上轉換納米顆粒作為能量供體的LRET效率，李誠予副教授在後續工作中提出了一種「發光限域型」上轉換發光概念，即將發光稀土離子局限分布於一個3 nm的空間範圍內來有效拉近其與能量受體的空間距離。將上述「三明治」結構的納米顆粒組裝於聚苯乙烯微球表面，並結合光鑷技術與分子信標傳感模型，建立了另一種新穎的單顆粒微球螢光成像分析手段。該方法對miRNA-21序列的檢測靈敏度被提升至762 aM，並能準確定量分析低至30個乳腺癌細胞內的待測物含量。同時，該方法對臨床乳腺癌患者血清內的游離microRNA-21序列具有很好的響應能力。研究成果「Breaking Through Bead-Supported Assay: Integration of Optical Tweezers Assisted Fluorescence Imaging and Luminescence Confined Upconversion Nanoparticles Triggered Luminescent Resonance Energy Transfer (LRET)」在分析化學領域國際權威期刊《Analytical Chemistry》（自然指數期刊，SCI一區，影響因子：6.35）上發表。李誠予副教授是該論文的第一作者，通訊作者是武漢大學唐宏武教授，武漢科技大學是論文第二單位。
光鑷與發光限域型上轉換納米顆粒相結合的微球螢光檢測原理圖
為進一步提高檢測性能，李誠予副教授繼續在上述工作的基礎上引入基於DNA Walkers的信號放大策略，成功實現了對miRNA-21序列的超高靈敏分析。該工作在發光限域型上轉換納米顆粒表面利用Nicking exonucleas作為引發器，實現了一種三維DNA Walkers，並結合光鑷技術，使得檢測靈敏度提升至69 aM。該方法不僅可在單細胞水平上準確定量待測物含量，而且對臨床乳腺癌患者血清內的游離microRNA-21序列具有很好的檢測能力。研究成果「Incorporating Luminescence-Concentrating Upconversion Nanoparticles and DNA Walkers into Optical Tweezers Assisted Imaging: A Highly Stable and Ultrasensitive Bead Supported Assay」在化學領域國際權威期刊《Chemical Communications》（自然指數期刊，SCI一區，影響因子：6.164）上發表。李誠予副教授是該論文的第一作者，通訊作者是武漢大學唐宏武教授和南開大學龐代文教授，武漢科技大學是論文第二單位。
光鑷、發光限域型上轉換納米顆粒、DNA Walkers相結合的微球螢光檢測原理圖
來源：武漢科技大學 武科大新聞網 排版：陳泓霖 作者：醫學院 出品：黨委宣傳部