Cooperative Amplification of Au@FeCo as Mimetic Catalytic Nanozymes and Bicycled Hairpin Assembly for Ultrasensitive Electrochemical Biosensing

化学 生物传感器 电化学 组合化学 催化作用 二茂铁 纳米复合材料 纳米技术 电极 有机化学 材料科学 生物化学 物理化学
作者
Weixiang Huang,Chunli Yang,Jiaxi Gao,Jingjing Ye,Ruo Yuan,Wenju Xu
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:95 (13): 5710-5718 被引量:22
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.2c05725
摘要

Exploring the cooperative amplification of peroxidase-like metal nanocomposites and cycled hairpin assembly is intriguing for sensitive bioanalysis. Herein, we report the first design of a unique electrochemical biosensor based on mimicking Au@FeCo nanozymes and bicycled hairpin assembly (BHA) for synergistic signal amplification. By loading the enzyme-like FeCo alloy in Au nanoparticles (AuNPs), the as-synthesized Au@FeCo hybrids display great improvement of electronic conductivity and active surface area and excellent mimic catalase activity to H2O2 decomposition into •OH radicals. The immobilization of Au@FeCo in an electrode sensing interface is stabilized via the resulting electrodeposition in HAuCl4 while efficiently accelerating the electron transfer of electroactive ferrocene (Fc). Upon the immobilization of a helping hairpin (HH) via Au–S bonds, a specific DNA trigger (T*) is introduced to activate BHA operation through competitive strand displacement reactions among recognizing hairpin (RH), signaling hairpin (SH), and HH. T* and RH are rationally released to catalyze two cycles, in which the transient depletion of dsDNA intermediates rapidly drives the progressive hairpin assemblies to output more products SH·HH. Thus, the efficient amplification of Au@FeCo mimic catalase activity combined with BHA leads to a significantly increased current signal of Fc dependent on miRNA-21 analogous to T*, thereby directing the creation of a highly sensitive electrochemical biosensor having applicable potential in actual samples.

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