Multiplexed DNA and Protease Detection with Orthogonal Energy Transfer on a Single Quantum Dot Scaffolded Biosensor
Notice bibliographique
Résumé
Almost all pathogens, whether viral or bacterial, utilize key proteolytic steps in their pathogenesis. The ability to detect a pathogen’s genomic material along with its proteolytic activity represents one approach to identifying the pathogen and providing initial evidence of its viability. Here, we report on a prototype biosensor design assembled around a single semiconductor quantum dot (QD) scaffold that is capable of detecting both nucleic acid sequences and proteolytic activity by using orthogonal energy transfer (ET) processes. The sensor consists of a central QD assembled via peptidyl-PNA linkers with multiple DNA sequences that encode complements to genomic sequences originating from the Ebola, Influenza, and COVID-19 viruses, which we use as surrogate targets. These are hybridized to complement strands labeled with a terbium (Tb) chelate, AlexaFluor647 (AF647), and Cy5.5 dyes, giving rise to two potential FRET cascades: the first includes Tb → QD → AF647 → Cy5.5 (→ = ET step), which is detected in a time-gated modality, and QD → AF647 → Cy5.5, which is detected from direct excitation. The labeled DNA-displaying QD construct is then further assembled with a Ru II -modified peptide, which quenches QD photoluminescence by charge transfer and is recognized by a protease to yield the full biosensor. Each of the labeled DNAs and peptides can be ratiometrically assembled to the QD in a controllable manner to tune each of the ET pathways. Addition of a given target DNA displaces its labeled complement on the QD, disrupting that FRET channel, while protease addition disrupts charge transfer quenching of the central QD scaffold and boosts its photoluminescence and FRET relay capabilities. Along with characterizing the ET pathways and verifying biosensing in both individual and multiplexed formats, we also demonstrate the ability of this construct to function in molecular logic and perform Boolean operations; this highlights the construct’s ability to discriminate and transduce signals between different inputs or pathogens. The potential application space for such a sensor device is discussed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».