ZnS/MXene/CdS heterostructure modified electrode for ultrasensitive miRNA-21 assay with signal amplified photoelectrochemical strategy

光电流 电极 检出限 材料科学 异质结 光电化学 生物传感器 化学 电化学 光电子学 纳米技术 色谱法 物理化学
作者
Tengkai Wang,Degang Jiang,Yantian Shi,Zehua Wang,Gengjun Liu,Shengxiang Lin,Hong Zhou,Qian Wang
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier BV]
卷期号:419: 136435-136435
标识
DOI:10.1016/j.snb.2024.136435
摘要

The early-stage detection of microRNA (miRNA) holds significant value for clinical diagnosis of tumor. In this study, a highly sensitive miRNA detection platform is developed using a photoelectrochemical sensing system based on layer-by-layer (LBL) assembled ZnS/MXene/CdS (ZMC) heterostructure electrode. By incorporating ultrathin and highly conductive MXene, the ZMC electrode exhibits robust photocurrent signals upon exposure to light. The electrode is further modified HS-H1 DNA via disulfide bonds.With the help of auxiliary H2 DNA, a target miRNA-21 triggered catalytic hairpin assembly (CHA) amplification reaction is realized on the electrode surface through complementary base pairing. Then, manganese porphyrin (MnPP) is introduced to the formed double-stranded DNA after CHA reaction to catalyze the conversion of 4-chloro-1-naphthol (4-CN) to benzo-4-chloro-hexanedione (4-CD) precipitate in the presence of hydrogen peroxide, which leads to a significant decrease in photocurrent signals. As a result, the sensor demonstrates a reliable linear correlation in miRNA-21 detection with detection limits as low as 0.36 fM. The recoveries of miRNA-21 in human serum samples ranged from 98.27 % to 101.35 % with RSD values below 3.67 % suggest the reliability and practicality of this method. Therefore it shows great potential for the construction and application of highly sensitive photoelectrochemical biosensors in clinical sample detection.
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