Chain Dynamics Limit Electron Transfer from Electrode-Bound, Single-Stranded Oligonucleotides
Notice bibliographique
Résumé
A wide range of new devices aimed at in vivo molecular detection and point-of-care diagnostics rely on binding-induced changes in electron-transfer kinetics from an electrode-attached, redox-reporter-modified oligonucleotide as their signaling mechanism. In an effort to better characterize the mechanisms underlying these sensors, we have measured the electron-transfer kinetics associated with surface-attached, single-stranded DNAs modified with a methylene blue redox reporter either at the chain’s distal end or at an internal chain position. We find that although the rate of electron transfer from a reporter placed either terminally or internally is independent of chain length for chains shorter than the length scale of methylene blue (and its linker), for longer chains it follows a power-law dependence on length of exponent approximately −2.2. Such behavior is consistent with a diffusion-controlled mechanism in which the diffusion of the DNA-bound reporter to the surface controls the rate of electron transfer. This said, the observed rates are, at 5–400 s–1, orders of magnitude slower than the intramolecular dynamics of single-stranded oligonucleotides when free in solution. Likewise, the rates of transfer from reporters placed internally are several-fold slower than those seen for the equivalent terminally modified construct. We attribute these effects to electrostatic repulsion between the oligonucleotide and the electrode surface, which is negatively charged at the redox potential of methylene blue. Consistent with this, changing monolayer composition so as to increase the negative charge of the surface reduces the transfer rate still more without significantly altering its power-law chain length dependence. Simple theoretical models and computer simulations performed in support of our experimental studies find similar power-law dependencies, similar electrostatic slowing of the transfer rate, and similar rate differences between terminally an internally modified constructs.
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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 | 0,000 |
| 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)
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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 ».