用肽核酸设计新型的生物传感器

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

PNA 模拟 DNA 通过主槽中的 Hoogsteen 碱基配对结合寡核苷酸序列。

PNA 对互补序列和非互补序列都表现出出色的稳定性和敏感性。

作为合理设计的先锋技术，纳米技术和微流控技术促进了 PNA 作为生物化学的智能生物受体的应用。

从对肽核酸(PNA)的第一次研究开始，这些生物分子的特征就被描述为具有奇异的化学性质。近几十年来，生物传感器作为生物受体得到了广泛的应用。它们出色的化学和热稳定性，以及对互补序列和非互补序列的高度敏感性，促进了它们在诊断应用的生物成分奥林巴斯。本研究旨在描述生物传感领域惊人的 PNA 技术的最后趋势，鉴于先进技术(包括合理设计和纳米技术)的正面污染。特别是，从文献中报道了利用 PNA 的电化学和光学生物传感器，以及用于设计微流体和芯片上实验室工具的纳米结构和纸基生物传感器。

PNA传感器.png

PNA 被认为是具有吸引力的仿生人工分子，可用于生物传感器设计，与其他生物识别元件相比具有更高的特异性和稳定性。事实上，PNA 独特的结构和杂交特性使其成为优越的序列特异性杂交探针，为实现生物医学和农业环境部门 DNA 诊断的定制设备铺平了道路。此外，与 DNA 对应物相比，PNA 在不同的杂交条件下也显示出非常高的生物学和操作稳定性。由于这些惊人的特性以及 PNA 结构修饰的当前趋势，我们查阅了无数基于 PNA 的生物传感器的例子，其具有前所未有的特异性，也存在单核苷酸错配，在原子量范围内的敏感性以及在高离子强度和温度的极端条件下的稳定性。事实上，仿生设计已经成为一种有前途的方法，具有巨大的潜力来投射新的生物启发分子，能够模拟具有量身定制的功能和结构特征的 DNA 和蛋白质的行为。PNA 代表了一种最前沿的方法来面对象征性的生物传感器缺点，即低特异性和弱鲁棒性。

然而，任何种类的传感设备仍然不是任何应用领域的日常诊断，主要是因为在能够满足广泛的分析要求的单一嵌入式设备中交叉技术的融合仍然存在一些固有的障碍。为实现这一目标，纳米技术、合理设计、信息和通信技术、微型工程和3D 打印等技术的融合将导致先进生物传感器的实现，这些传感器将应用于从生物医学到农业食品和环境部门的广泛领域。