Analyte-Driven Switching of DNA Charge Transport: <i>De Novo</i> Creation of Electronic Sensors for an Early Lung Cancer Biomarker
Notice bibliographique
Résumé
A general approach is described for the de novo design and construction of aptamer-based electrochemical biosensors, for potentially any analyte of interest (ranging from small ligands to biological macromolecules). As a demonstration of the approach, we report the rapid development of a made-to-order electronic sensor for a newly reported early biomarker for lung cancer (CTAP III/NAP2). The steps include the in vitro selection and characterization of DNA aptamer sequences, design and biochemical testing of wholly DNA sensor constructs, and translation to a functional electrode-bound sensor format. The working principle of this distinct class of electronic biosensors is the enhancement of DNA-mediated charge transport in response to analyte binding. We first verify such analyte-responsive charge transport switching in solution, using biochemical methods; successful sensor variants were then immobilized on gold electrodes. We show that using these sensor-modified electrodes, CTAP III/NAP2 can be detected with both high specificity and sensitivity (K(d) ~1 nM) through a direct electrochemical reading. To investigate the underlying basis of analyte binding-induced conductivity switching, we carried out Förster Resonance Energy Transfer (FRET) experiments. The FRET data establish that analyte binding-induced conductivity switching in these sensors results from very subtle structural/conformational changes, rather than large scale, global folding events. The implications of this finding are discussed with respect to possible charge transport switching mechanisms in electrode-bound sensors. Overall, the approach we describe here represents a unique design principle for aptamer-based electrochemical sensors; its application should enable rapid, on-demand access to a class of portable biosensors that offer robust, inexpensive, and operationally simplified alternatives to conventional antibody-based immunoassays.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».