Detecção repetível de íons Ag+ usando um aptâmero de DNA

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 9692 (2022) Citar este artigo

1887 Acessos

4 Citações

3 Altmétrica

Detalhes das métricas

Este artigo descreve a detecção repetível de íons Ag+ usando um sensor bioquímico de hidrogel ligado a aptâmero de DNA integrado a um sistema de aquecimento microfluídico. Sensores bioquímicos que respondem a compostos químicos e produzem sinais detectáveis ​​têm um papel crítico em muitos aspectos da sociedade moderna. Em particular, pode-se esperar que a medição repetível de informações ambientais, como substâncias tóxicas, incluindo íons Ag+, melhore o meio ambiente. O aptâmero de DNA é um candidato atraente devido à estabilidade e seletividade de ligação a produtos químicos. No entanto, os sensores bioquímicos de aptâmeros de DNA anteriores não podiam medir repetidamente porque esses sensores não tinham funções de inicialização. Para superar esse desafio, propusemos um sensor bioquímico de hidrogel ligado a aptâmero de DNA integrado ao sistema de aquecimento microfluídico, permitindo a detecção repetível de íons Ag+. Os íons Ag+ de ligação são dissociados por aquecimento e lavagem através do dispositivo de aquecimento microfluídico integrado. O hidrogel ligado ao aptâmero de DNA teve a capacidade de detectar uma ampla gama de concentrações de íons Ag+ (10−5–10 mM), incluindo uma faixa tóxica para vários organismos aquáticos. Finalmente, demonstramos a detecção repetível dos íons Ag+. Esses resultados indicaram que nosso sensor bioquímico proposto deve ser usado para monitoramento de longo prazo com alta estabilidade em temperatura ambiente e baixo consumo de energia.

Os sensores bioquímicos que respondem a compostos químicos e produzem sinais detectáveis ​​têm um papel crítico em muitos aspectos da sociedade moderna porque os humanos são muito menos sensíveis ao ambiente químico ou biológico do que ao ambiente físico, como luz, pressão, temperatura ou umidade1. Por exemplo, as moléculas específicas dentro do corpo humano, como metabólitos, íons metálicos e hormônios, refletem a saúde da pessoa, enquanto as substâncias químicas no ambiente, incluindo metais pesados, explosivos e toxinas, podem influenciar plantas e animais, incluindo humanos2,3. Para promover a saúde de uma pessoa e melhorar o meio ambiente, é altamente esperado medir tais informações biométricas e ambientais repetidamente por um longo período. Para a realização da medição repetível por um longo período, prevê-se o desenvolvimento de sensores bioquímicos altamente sensíveis e repetíveis.

Embora vários tipos de sensores bioquímicos tenham sido desenvolvidos4,5,6,7, os sensores funcionais de ácido nucleico1, que usam DNA, RNA ou outros ácidos nucleicos como elemento sensor, foram recentemente focados como sensores bioquímicos de nova geração. Entre os sensores de ácidos nucleicos funcionais, o aptâmero de DNA, que é o DNA de fita simples com uma sequência de base específica, tem atraído muita atenção porque um aptâmero de DNA se liga especificamente a uma substância alvo com alta seletividade de ligação. Até o momento, várias substâncias-alvo para aptâmeros de DNA foram relatadas, incluindo substâncias biológicas, como fator de crescimento derivado de plaquetas, trombina, cocaína e substâncias ambientalmente tóxicas, incluindo íons Ag+, íons Hg2+, íons Pb2+ e íons Sr2+8,9. Além disso, os aptâmeros de DNA são materiais estáveis: o aptâmero de DNA pode ser desnaturado termicamente e renaturado por muitos ciclos sem perder a capacidade de ligação1. Aproveitando essas características, vários tipos de sensores bioquímicos de aptâmeros de DNA foram desenvolvidos9,10. A maioria desses sensores bioquímicos de aptâmeros de DNA emprega fluorescência11,12, eletroquímica13,14 e sinais de comprimento de onda visível15 como suas saídas. No entanto, esses sensores bioquímicos de aptâmeros de DNA poderiam medir suas moléculas alvo apenas uma vez porque esses sensores não tinham a função de dissociar a ligação das moléculas alvo ao aptâmero de DNA. Para medição repetível do sensor bioquímico de aptâmero de DNA, é necessário inicializar o sensor bioquímico de aptâmero de DNA dissociando e removendo a molécula alvo nos sensores bioquímicos de aptâmero de DNA.