スキャン電気化学顕微鏡を使用したHRP修飾SIO2ナノ粒子で増幅されたDNAの定性的および定量的検出

DNAの定性的および定量的検出は、SG/TC（基質生成およびTIP収集）の走査型電気化学顕微鏡（SECM）のモードを介した「サンドイッチ」DNAセンサーによって達成されました。「サンドイッチ」DNA構造は、ターゲットDNAおよびビオチン化指標プローブを使用して、金基板表面に組み立てられたチオールテザーオリゴデオキシヌクレオチドプローブ（キャプチャプローブ）のハイブリダイゼーションによって形成されました。HRP（西洋ワラディッシュペルオキシダーゼ）包装されたSiO2ナノ粒子は、ビオチン - ストレプトアビジン相互作用を介してサンドイッチ構造にリンクされていました。ヒドロキノン（H2Q）は、H2O2の存在下でHRP触媒反応を通じて配列固有のハイブリダイゼーションが発生した修飾基板表面でベンゾキノン（BQ）に酸化されました。検出は、SECMチップごとに変更された基板上で生成されたBQの削減に基づいていました。SECMイメージング実験のために、1-ドデカネチオール単層の局所脱着を通じてマイクロセンサープラットフォームを構成しました。DNA濃度の定量的検出には、アプローチ曲線が使用されました。補完的なDNAの検出限界は、0.8pmの低いものでした。この手法は、電気化学DNAチップのアプリケーションに有望です。

Qualitative and quantitative detection of DNA was achieved by a "sandwich" DNA sensor through SG/TC (substrate generation and tip collection) mode of scanning electrochemical microscopy (SECM). The "sandwich" DNA structure was formed by the hybridization of thiol-tethered oligodeoxynucleotide probes (capture probe), assembled on the gold substrate surface, with target DNA and biotinylated indicator probe. HRP (horseradish peroxidase)-wrapped SiO2 nanoparticles were linked to the sandwich structure through biotin-streptavidin interaction. Hydroquinone (H2Q) was oxidized to benzoquinone (BQ) at the modified substrate surface where sequence-specific hybridization had occurred through the HRP-catalyzed reaction in the presence of H2O2. The detection was based on the reduction of BQ generated on the modified substrate by SECM tip. For SECM imaging experiment, we structured the microsensor platform through localized desorption of 1-dodecanethiol monolayer. Approach curves were employed for quantitative detection of DNA concentration. The detection limit of complementary DNA was as low as 0.8pM. This technique is promising for the application on electrochemical DNA chip.