Tiny grains give huge gains: nanocrystal-based signal amplification for biomolecule detection.
Tiny grains give huge gains: nanocrystal-based signal amplification for biomolecule detection.
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DOI：
10.1021/nn400733t
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发表时间：
2013-06-25
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Bao, Gang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tong, Sheng;Ren, Binbin;Zheng, Zhilan;Shen, Han;Bao, Gang
纳米晶体尽管尺寸很小，但却包含了数千到数百万个原子。在这里，我们展示了在每个金属纳米晶体中大量的原子可以为生物分子检测提供巨大的信号放大增益。我们设计了一种高灵敏度的线性放大方案，将结合纳米晶体的溶解和金属诱导的化学计量显色结合起来，并证明了信号放大完全由纳米晶体的大小和原子密度决定，可以通过良好控制的纳米晶体合成来优化。此外，丰富的显色反应库允许在各种分析格式中实施该方案，正如本研究中开发的氧化铁纳米颗粒连接免疫吸附试验（ILISA）和印迹试验所证明的那样。我们的研究结果表明，由于其固有的简单性、高灵敏度和重复性，基于纳米晶体的扩增方案可以显著提高实验室研究和临床诊断中的生物分子定量。这种新方法为目前基于纳米颗粒的生物测定增加了一个新的维度。
Nanocrystals, despite their tiny sizes, contain thousands to millions of atoms. Here we show that the large number of atoms packed in each metallic nanocrystal can provide a huge gain in signal amplification for biomolecule detection. We have devised a highly sensitive, linear amplification scheme by integrating the dissolution of bound nanocrystals and metal-induced stoichiometric chromogenesis, and demonstrated that signal amplification is fully defined by the size and atom density of nanocrystals, which can be optimized through well-controlled nanocrystal synthesis. Further, the rich library of chromogenic reactions allows implementation of this scheme in various assay formats, as demonstrated by the iron oxide nanoparticle linked immunosorbent assay (ILISA) and blotting assay developed in this study. Our results indicate that, owing to the inherent simplicity, high sensitivity and repeatability, the nanocrystal based amplification scheme can significantly improve biomolecule quantification in both laboratory research and clinical diagnostics. This novel method adds a new dimension to current nanoparticle-based bioassays.
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