Dual biomineralized metal−organic frameworks-mediated conversion of chemical energy to electricity enabling portable PEC sensing of telomerase activity in bladder cancer tissues

化学 基质(水族馆) 端粒酶 辣根过氧化物酶 纳米技术 材料科学 生物物理学 生物化学 生物 基因 海洋学 地质学
作者
Fenglan Li,Mingdi Xu,Junyang Zhuang
出处
期刊:Biosensors and Bioelectronics [Elsevier BV]
卷期号:204: 114070-114070 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.bios.2022.114070
摘要

In this work, we report on a portable photoelectrochemical (PEC) sensing system for telomerase activity detection based on dual biomineralized ZIF-8 nanoparticles (NPs)-medicated conversion of chemical energy to electricity and terminal deoxynucleoside transferase (TdTase)-catalyzed elongation of Y-junction DNA structure. Two kinds of biomineralized ZIF-8 NPs including glucose oxidase (GOx)-encapsulated ZIF-8 (GZIF) and horseradish peroxidase (HRP)-encapsulated ZIF-8 (HZIF) are involved in this assay system. The recognition of telomerase is started with telomerase-catalyzed elongation of a telomerase substrate (TS) primer, which generates a longer elongation chain to trigger the formation of a Y-junction DNA structure. The Y-junction DNA with abundant 3'-OH terminal and small steric hindrance facilitates the implement of TdTase-catalyzed elongation reaction, in which the branches of Y-junction DNA are elongated and endowed with biotin moiety to capture streptavidin-modified GZIF (SA-GZIF). The signal transduction is then achieved on a luminol/HZIF/CdS-based photoelectrode. Once the H2O2 produced from GZIF-catalyzed hydrolysis of glucose is introduced to the photoelectrode, chemiluminescence of HRP-luminol-H2O2-p-iodo-phenol (PIP) system confined in HZIF is activated to excite photocurrent of CdS NPs, which is then recorded by a portable digital multimeter (DMM). The developed PEC sensing system possesses a wide calibration range from 50 to 5000 HeLa cells and a low detection limit of 46 cells. Significantly, the sensing platform is successfully applied to evaluate the telomerase activity in resected bladder tumor tissues. This work not only provides a diagnostic tool for telomerase-related diseases but also open a new avenue for establishing PEC assay methods using metal-organic framework (MOF) NPs.
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