研究目的
设计一种以MnO2纳米片为媒介的比率荧光生物传感器，用于活细胞中微小RNA（特别是miRNA-21）的精准灵敏检测与成像，旨在区分癌细胞与正常细胞的表达水平差异，实现潜在的早期癌症诊断。
研究成果
二氧化锰纳米片介导的比率荧光生物传感器成功实现了对活细胞中miRNA-21的灵敏、准确检测与成像，具有高选择性和低细胞毒性。该传感器能区分癌细胞与正常细胞间的miRNA表达水平，在癌症等miRNA相关疾病的早期诊断方面展现出应用前景。未来工作可聚焦于体内应用及更广泛的miRNA靶标。
研究不足
潜在局限性包括：MnO?降解依赖细胞内谷胱甘肽（GSH）水平、可能受到其他细胞成分的干扰、以及需要优化探针浓度和孵育时间。尽管比率设计缓解了部分问题，但该方法仍可能受细胞类型差异和环境因素影响。
1：实验设计与方法选择：
该生物传感器以MnO?纳米片作为DNA载体和淬灭剂，使用FAM标记的发夹H1和TAMRA标记的发夹H2。细胞进入后，MnO?通过GSH降解释放探针。目标miRNA-21触发催化发夹组装（CHA），使FAM和TAMRA靠近以实现FRET，从而进行比率检测。
2：样本选择与数据来源：
使用合成的DNA寡核苷酸、miRNAs（如miRNA-21）及细胞系（HeLa、HepG-2、L02），均购自指定供应商。
3：L02），均购自指定供应商。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包括荧光分光光度计（日立F-7000）、紫外-可见分光光度计（日立U-2910）、透射电镜（JEOL JEM-1011）、拉曼光谱仪（Horiba Jobin Yvon LabRAM HR800）、荧光显微镜（卡尔蔡司Axio Observer 3）、酶标仪（Tecan）、DLS/ζ电位分析仪（马尔文ZetaSizer Nano ZS90），以及来自生工生物和麦克林生化的化学品。
4：0）、紫外-可见分光光度计（日立U-2910）、透射电镜（JEOL JEM-1011）、拉曼光谱仪（Horiba Jobin Yvon LabRAM HR800）、荧光显微镜（卡尔蔡司Axio Observer 3）、酶标仪（Tecan）、DLS/ζ电位分析仪（马尔文ZetaSizer Nano ZS90），以及来自生工生物和麦克林生化的化学品。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过氧化法合成MnO?纳米片；体外检测时将探针与MnO?、GSH和miRNA-21混合；PAGE分析；细胞培养；MTT法检测细胞毒性；探针孵育后进行荧光成像。
5：数据分析方法：
计算荧光强度比（FA/FD），线性回归分析灵敏度，RSD评估稳定性，PAGE验证反应，显微镜观察成像。
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fluorescence spectrophotometer
F-7000
Hitachi
Obtain fluorescence emission spectra for detecting FRET signals in the biosensor.
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spectrophotometer
U-2910
Hitachi
Perform ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy for characterizing MnO2 nanosheets and probes.
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transmission electron microscope
JEM-1011
JEOL
Record TEM images to characterize the lamellar structure of MnO2 nanosheets.
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fluorescence microscope
Axio Observer 3
Carl Zeiss
Obtain fluorescence images of cells for miRNA imaging, using specific filters for FAM and TAMRA.
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ZetaSizer
Nano ZS90
Malvern Instrument
Perform dynamic light scattering (DLS) and zeta potential analysis for characterizing nanosheet size and charge.
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Raman spectrometer
LabRAM HR800
Horiba Jobin Yvon
Perform Raman spectroscopy to identify vibrational features of MnO2 nanosheets.
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microplate reader
Tecan Austria GmbH
Tecan
Measure absorbance in MTT assays for cytotoxicity evaluation.
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Bio-RAD Laboratories Inc.
Bio-RAD
Visualize polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) results after staining with SYBR gold.
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