DNAzyme 보조 표적 재활용 및 롤링 서클 증폭 기반의 ‘오프-온’ 전기화학발광 바이오센서로 마이크로RNA의 초감도 검출

이 연구에서는 Pb(2+)-유도 DNAzyme 보조 표적 재활용 및 롤링 서클 증폭(RCA)에 기반한 이중 증폭 전기화학 발광(ECL) 바이오센서의 오프-온 스위칭을 구축하여 마이크로RNA(miRNA) 검출을 수행하였다. 우선, 보조 프로브와 miRNA가 Y 분기를 형성하는 프라이머 프로브가 Pb(2+)의 추가로 분해되어 miRNA를 방출하였다. 이후 방출된 miRNA는 다음 재활용 과정을 시작할 수 있으며, 이는 수많은 중간 DNA 서열(S2)의 생성을 이끌었다. 이후, 벌크 유리 탄소 전극(GCE)을 HAuCl4 용액에 담가 Au 나노입자 층을 전극퇴적한 후(depAu), 헤어핀 프로브(HP)를 조립하였다. 다음으로, 도파민(DA) 개질 DNA 서열(S1)을 HP와 하이브리다이징하여 감지 시스템을 종료시켰다. 이는 DA가 루미놀 ECL 신호를 소멸시키는 첫 번째 작업으로, 바이오센서의 초저 배경 신호를 특징으로 한다. 이후, 표적 재활용 과정에서 생성된 S2가 준비된 전극에 로드되어 S1을 대체하고 RCA의 촉매 역할을 하였다. 합리적인 설계로 인해 hemin과 결합하여 hemin/G-쿼드럽렉스를 형성하는 수많은 반복 DNA 서열이 생성되어 H2O2에 대해 강한 촉매 활성을 나타내어 ECL 신호를 증폭하고 감지 시스템의 ON 상태를 전환시켰다. miRNA 검출의 선형 범위는 1.0 fM에서 100 pM까지 이며, 낮은 검출 한계는 0.3 fM에 달한다. 또한, 이중 신호 증폭으로 인한 높은 감도와 특이성을 가진 제안된 miRNA 바이오센서는 다른 흥미로운 종양 마커 분석에 큰 잠재력을 가지고 있다.