miRNAターゲットの直接およびその場検出のための逆分子センチネル統合ファイバーセンサー

バイオディア診断、バイオセーフティ、バイオエンジニアリング、バイオ燃料研究アプリケーションなど、さまざまなアプリケーションの分析システムで分子の進歩がなされています。ただし、フィールドワーク中に核酸標的を正確に検出するために必要な実用的なツールは限られています。これらの分子の進歩を実験室の設定から実際の実用的な監視領域に変換するには、新しい技術が必要です。プラズモニックナノセンサーの絶妙な特性（たとえば、感度と適応性）により、フィールド対応センシングアプリケーションの魅力的な候補になりました。ここでは、サンプル溶液にセンサーを浸すだけで検出できる核酸標的の直接検出（つまり、洗浄ステップは不要）できるファイバーベースのプラズモニックセンサーを開発しました。このセンサーは、銀コーティングされたゴールドナノスター（Auns@ag）に基づいたプラズモニックナノプローブで飾られた光ファイバーで構成され、逆分子と呼ばれるナノプローブの表面強化ラマン散乱（SERS）感覚メカニズムを使用して標的核酸を検出します。センチネル（IMS）。これらの繊維電極は、いくつかの検出再生サイクル（> 6）で再利用できます。IMSファイバーセンサーの有用性と適用性は、異なる発現レベルのmiRNA標的を持つように誘導された植物の葉から抽出物の抽出物で標的miRNAを検出することによりテストされました。これらの繊維電極は、サンプル溶液に繊維を浸すだけで複雑なアッセイを必要とせずに、植物組織抽出物におけるmiRNAを直接検出できます。結果は、本明細書で開発されたファイバーベースのセンサーが、核酸サンプルのフィールドおよびその場分析のための強力なツールになる可能性があることを示しています。

Molecular advances have been made in analysis systems for a wide variety of applications ranging from biodiagnostics, biosafety, bioengineering, and biofuel research applications. There are, however, limited practical tools necessary for in situ and accurate detection of nucleic acid targets during field work. New technology is needed to translate these molecular advances from laboratory settings into the real-life practical monitoring realm. The exquisite characteristics (e.g., sensitivity and adaptability) of plasmonic nanosensors have made them attractive candidates for field-ready sensing applications. Herein, we have developed a fiber-based plasmonic sensor capable of direct detection (i.e., no washing steps required) of nucleic acid targets, which can be detected simply by immerging the sensor in the sample solution. This sensor is composed of an optical fiber that is decorated with plasmonic nanoprobes based on silver-coated gold nanostars (AuNS@Ag) to detect target nucleic acids using the surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensing mechanism of nanoprobes referred to as inverse molecular sentinels (iMS). These fiber-optrodes can be reused for several detection-regeneration cycles (>6). The usefulness and applicability of the iMS fiber-sensors was tested by detecting target miRNA in extracts from leaves of plants that were induced to have different expression levels of miRNA targets. These fiber-optrodes enable direct detection of miRNA in plant tissue extract without the need for complex assays by simply immersing the fiber in the sample solution. The results indicate the fiber-based sensors developed herein have the potential to be a powerful tool for field and in situ analysis of nucleic acid samples.