DNA G-quadruplex立体構造に基づくカリウムイオンの標識非インピーダンス分光法検出のためのアプタマーバイオセンサー

本明細書では、カリウムイオン（k⁺）の検出のためのラベルフリーで高感度の電気化学インピーダンス分光法（EIS）アットセンサーは、K richを伴うK⁺安定化単一鎖DNA（ssDNA）をg-richで緩和する変化に基づいて開発されました。シーケンスは、認識要素として使用されました。k⁺イオンの測定では、プローブを監視したときに[Fe（cn）₆]³⁻/⁴⁻の酸化還元カップルを使用して、センサーの界面電子伝達抵抗（R（CT））の変化が監視されました。K⁺の存在下では、GリッチDNAがg-quadruplex構造に折りたたまれ、k⁺がg-quadruplex構造に結合し、R（CT）の増加につながる可能性があります。rCTはk⁺濃度とともに増加し、k⁺濃度の対数に対するr（ct）のプロットは、0.1 nmから0.1 nmで0.1 nmから1 mmの範囲にわたって線形です。ca²⁺、mg²⁺、na⁺、li⁺、al³⁺、zn²⁺、cu²⁺、ni²⁺などの他の金属イオンは、k⁺の検出に関する顕著な干渉を引き起こしませんでした。ここで報告されているスキームは、他の種類のGリッチアプタマー結合化学物質および生体分子の検出に適用できます。

Herein, a label-free and highly sensitive electrochemical impedance spectroscopy (EIS) aptasensor for the detection of potassium ion (K⁺) was developed based on a conformational change in which a K⁺-stabilized single stranded DNA (ssDNA) with G-rich sequence was used as the recognition element. In the measurement of K⁺ ions, the change in interfacial electron transfer resistance (R(ct)) of the sensor using a redox couple of [Fe(CN)₆]³⁻/⁴⁻ as the probe was monitored. In the presence of K⁺, the G-rich DNA folded into the G-quadruplex structure, and then K⁺ can bind to the G-quadruplex structure, leading to an increase in the R(ct). The Rct increased with K⁺ concentration, and the plot of R(ct) against the logarithm of K⁺ concentration is linear over the range from 0.1 nM to 1 mM with a detection limit of 0.1 nM. Other metal ions, such as Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Li⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, and Ni²⁺ caused no notable interference on the detection of K⁺. The scheme reported herein is applicable to the detection of other kinds of G-rich aptamer-binding chemicals and biomolecules.