屈凌波:氟功能化WSe2纳米片层用于细胞质中microRNA的高效测定

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MicroRNA (miRNA)是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小RNA，在细胞内具有重要的调节作用。胞质内miRNA的含量变化与许多疾病密切相关，如恶性肿瘤的发生、发展与转移等。因此，发展胞内miRNA测定的新方法与新技术成为该领域的研究热点，引起研究人员越来越广泛的关注。随着纳米技术的不断发展，诸多纳米材料如金纳米颗粒、碳纳米颗粒、氧化石墨烯、有机金属框架材料等尝试用于miRNA测定。其中，类石墨烯二维片层材料（WS2、MoS2、MoTe2等）具有比表面积大、生物相容性好、易于功能化修饰以及对荧光物质淬灭效率高等优点，在化学生物传感、药物递送等领域表现出广阔的应用前景，具有极大的潜力用于细胞内miRNA的测定。然而，在靶向和传感细胞内靶分子时，载有探针的二维纳米片层经由胞吞作用进入细胞后，通常因为难于穿过内体膜释放而大大降低了检测效果。因此，如何使其高效地从内体膜中释放、进入细胞质并有效地与靶分子相互作用一直以来是该领域的挑战。

为了解决这一难题，郑州大学的屈凌波教授团队与美国华盛顿州立大学合作，设计并发展了一种氟功能化的WSe2纳米片层（FWNs），实现了对细胞质中miRNA的高效测定。

在该研究中，作者巧妙地对WSe2纳米片层进行了氟功能化处理，由于所使用的氟化物兼具亲水性和亲脂性，有效增强了该功能化纳米片层对磷脂双分子层的亲和力，不仅显著提升了跨膜能力，且极大提高了其穿透内体膜进入细胞质的效率，解决了上述难题。该研究工作将荧光团标记的单链DNA探针（ssDNA）与FWNs混合，在静电及π−π堆积作用下，探针吸附到FWNs表面，通过光诱导电子转移（PET）作用，荧光发生淬灭。当ssDNA与其靶miRNA杂交时形成双链复合物并从FWN表面脱落，使探针荧光得以恢复，最终基于FWNs的高跨膜效率，实现了对细胞质中miRNA-21和miRNA-210的高效灵敏测定。

该研究为活细胞内生物分析和药物递送提供了新思路、新方法、新工具，这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上。

该论文作者为：Yang Song, Xu Yan, Grayson Ostermeyer, Suiqiong Li, Lingbo Qu, Dan Du, Zhaohui Li, Yuehe Lin

Direct Cytosolic MicroRNA Detection Using Single-Layer Perfluorinated Tungsten Diselenide Nanoplatform

Anal. Chem., 2018, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b02193