內容摘要
在癌癥診斷領域，miRNA作為關鍵生物標志物，其異常表達與癌癥發生發展密切相關，其中miR-21因在多種癌癥中高表達成為理想檢測靶點。傳統miRNA檢測方法存在需破壞細胞、無法實時監測等局限，而基于框架核酸的納米探針雖有進步，但依賴被動擴散，存在捕獲效率低等問題。來自重慶醫科大學的研究團隊在《Microsystems & Nanoengineering》雜志上發表了題為“Tetrahedral-modified magnetic nano robotic probe for enhanced imaging of cancer-related miRNA”的論文。該研究開發了一種磁性納米機器人探針（MNP），旨在實現細胞內癌癥相關miRNA的靈敏快速成像，為癌癥早期診斷和治療監測提供了新工具。
主要內容
1. 探針構建與表征
作者首先合成Fe?O?@SiO?納米顆粒，經羧基功能化后與胺化DTH探針共價結合形成MNPs。表征顯示：MNPs具有超順磁性（飽和磁化強度34.45 emu/g），可通過磁場快速操控；動態光散射顯示其水合直徑約488 nm，分散性良好；電泳和原子力顯微鏡驗證了DNA四面體框架的穩定組裝，確保DTH探針結構完整。通過638 nm激光激發MNPs表面標記的Cy5熒光團，Sony SA3800流式細胞儀可對平均水合粒徑為488 nm的DNA四面體修飾磁性納米機器人探針（MNPs）實現單顆粒水平的熒光信號捕獲與分析。
圖1. 磁性納米機器人探針（MNPs）的構建
2. 探針反應動力學與優化
在DTH探針的發夾催化自組裝優化實驗中，Sony SA3800全光譜流式細胞分析儀為關鍵參數篩選提供了量化依據：與游離發夾相比，其局部發夾濃度達67.8 μM（是游離發夾的271倍），2小時內即可達反應平臺，熒光信號強度是游離發夾的兩倍。通過檢測不同Fe?O?@SiO?用量、偶聯時間、反應溫度下的熒光信號，確定50 μg用量、6小時偶聯時間、37℃為最佳條件；在磁場參數優化中，確定4 mT強度、6 Hz頻率、45分鐘反應時間為最佳條件，此時探針運動效率最高，反應動力學顯著提升。
圖2. 磁性納米機器人探針（MNPs）檢測方法的優化
3. 探針檢測性能
靈敏度方面，Sony SA3800通過對不同濃度miR-21的熒光信號采集，精準繪制濃度-ΔF曲線，結果顯示MNPs在磁場驅動下對miR-21的檢測限（LoD）低至2.34 pM，線性范圍0.1-100 nM，較無磁場條件（64.41 pM）提升27.5倍。特異性實驗中，Sony SA3800的高分辨率檢測能力清晰區分了miR-21與錯配序列及其他miRNA（miR-155、miR-221）的信號差異，磁場驅動進一步增強了對單堿基錯配的識別能力，尤其在磁場驅動下，準確捕捉到單堿基錯配識別能力的提升，驗證了MNPs的高特異性。
圖3. 磁性納米機器人探針（MNPs）的靈敏度與特異性檢測
4. 細胞實驗結果
MNPs具有良好生物相容性：與HEK293、MCF-7等細胞孵育24小時后存活率超95%，48小時仍達90%以上。細胞成像中，無需轉染試劑即可被細胞內吞，磁場驅動將成像時間從4小時縮短至2小時。Sony SA3800對不同細胞系的熒光信號進行定量分析，直接證明了癌癥細胞（Hela、A375、MDA-MB-231、MCF-7）中miR-21表達水平顯著高于正常細胞（HEK293），其結果與共聚焦成像、qRT-PCR一致，為MNPs的細胞內檢測可靠性提供了關鍵佐證。
圖4. miR-21在不同細胞系的表達水平
總結
本研究構建的DNA四面體修飾磁性納米機器人探針（MNPs）通過空間限制效應與磁場驅動，實現了miR-21的高靈敏、快速檢測，為癌癥早期診斷提供了創新方案。
索尼SA3800流式細胞儀作為核心檢測工具，憑借亞微米級小顆粒的高效檢測能力、精準的熒光量化能力、高通量分析效率，全程支撐了探針的性能評估與參數優化，其數據為檢測限、特異性、細胞成像結果的可靠性提供了直接證據，是該研究順利推進的關鍵技術保障，也凸顯了其在生物檢測領域的重要應用價值。
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參考文獻：
Wu X, Bai H, Jiang L, Mao C, Li Y, Li D, Wang Y, Liu S, Guo J. Tetrahedral-modified magnetic nanorobotic probe for enhanced imaging of cancer-related miRNA. Microsyst Nanoeng. 2025 May 27;11(1):108. doi: 10.1038/s41378-025-00927-1. PMID: 40425555; PMCID: PMC12116904.
