Ultrasensitive detection of circulating tumor cells via DNA walker driven by a DNA circuit synergized with MOF-on-MOF nanozyme

DNA 适体 化学 互补DNA 双模 荧光染料 纳米技术 生物物理学 组合化学 分子生物学 聚合酶链反应 材料科学 生物化学 生物 基因 航空航天工程 工程类
作者
Jiaying Zhao,Yanyi Long,Congjuan He,Yinjiang Leng,Zhen Huang,Yi Ma,Changjun Hou,Ya Zhang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:479: 147513-147513 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.147513
摘要

Circulating tumor cells (CTCs) monitoring as a means of liquid biopsy can be effective in aiding the diagnosis, treatment monitoring, and prognosis of cancer. Herein, we fabricated a dual-mode cytosensor for ultrasensitive detection of CTCs via DNA walker powered by a DNA circuit and MOF-on-MOF nanozyme. The anti-EpCAM aptamer was hybridized with complementary DNA (cDNA) and modified onto the magnetic nanospheres (MNs). In the presence of CTCs, cDNA strand can be released by cell-aptamer specific recognition and was separated through a magnet to trigger the subsequent DNA walking process. In the DNA walking process, the cDNA strand could trigger cascade toehold-mediated DNA displacement reactions by fuel nanozyme-functionalized DNA strands and recycle to further accelerate the DNA circuit thus amplifying the output signal. What's more, since the MOF-on-MOF nanozyme had good peroxidase activity, electrochemical and colorimetric dual-mode signal output can be achieved in the presence of 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine (TMB) and hydrogen peroxide (H2O2) for CTCs determination through an ITO chamber. As a proof of concept, by virtue of the outstanding synergistic signal amplification of DNA walker and MOF-on-MOF nanozymes, the designed dual-mode cytosensor exhibited a comprehensive linear range of 5 to 5 × 105 cells/mL and a sensitivity of 5 cells/mL and performed well in complex environment. This work provided important references for further investigations on CTC-related diagnosis and individualized treatment.
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