核酸在其堿基序列及其雜化-絡(luò)合結(jié)構(gòu)中包含大量的信息，因此可利用這一特性開發(fā)像機器一樣具有能動性的DNA納米結(jié)構(gòu)以模擬生物現(xiàn)象。最近，西南大學(xué)袁若教授課題組設(shè)計了一種可實現(xiàn)連續(xù)逆時針和順時針切換的DNA納米剪刀，同時控制核酸以在一步鏈置換內(nèi)反應(yīng)實現(xiàn)了DNA剪刀的再生。雖然現(xiàn)已報道的多數(shù)DNA納米機器可以進(jìn)行大規(guī)模的結(jié)構(gòu)構(gòu)象改變，但由于其構(gòu)象的轉(zhuǎn)變是建立在驅(qū)動力對原結(jié)構(gòu)的破壞基礎(chǔ)之上，DNA納米機器的構(gòu)象轉(zhuǎn)換多是一次性的。而設(shè)計的可以無損再生以實現(xiàn)二次利用的DNA納米剪刀很好的彌補了上述缺憾，并進(jìn)一步利用該機器構(gòu)建了生物傳感器以檢測癌癥標(biāo)志物。
DNA納米剪刀首先孵育在修飾PTCA-PEI-Ru(II)的電極表面，此時，DNA剪刀處于打開狀態(tài)。當(dāng)引入修飾了二茂鐵標(biāo)記的DNA單鏈（Fc-DNA），其能與DNA剪刀的暴露端支鏈A和B雜交，導(dǎo)致DNA逆時針旋轉(zhuǎn)從而變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。此時，二茂鐵和Ru（II）絡(luò)合物之間存在自由基反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移，Ru（II）絡(luò)合物的ECL信號猝滅。而當(dāng)加入目標(biāo)物miRNA-21，其能通過鏈置換反應(yīng)替換Fc-DNA，并與DNA納米剪刀的暴露端支鏈B和C雜交，DNA剪刀進(jìn)行順時針旋轉(zhuǎn)。由于Fc-DNA被miRNA-21取代以及DETA-A和PTCA-PEI-Ru（II）膜之間距離靠近，ECL信號明顯增強。值得注意的是，當(dāng)引入置換ssDNA時，其與miRNA-21完全雜交產(chǎn)生DNA雙鏈將miRNA-21置換出剪刀結(jié)構(gòu)，此時DNA剪刀切換到最開始的“打開”狀態(tài)，并且由于一步內(nèi)的鏈置換反應(yīng)而使生物傳感器平臺實現(xiàn)再生。
這一成果近期發(fā)表在Analytical Chemistry 上。
