大家好，今天跟大家分享一篇发表在Anal.Chem.的文章，文章题目是“NonenzymaticTarget-DrivenDNANanomachineforMonitoringMalathionContaminationinLivingCellsandBioaccumulationinFoods”，本文通讯作者是南京大学的雷建平教授，他的研究方向是纳米材料的合成、生物相容性纳米材料的组装、功能纳米材料在癌细胞里的原位检测和高效治疗。本文制造了一种基于适配体的非酶自主DNA步行机，用于监测细胞和食物中的微量马拉硫磷污染。随着由马拉硫磷触发的反应熵驱动的机器行走，热力学产生多个荧光信号输出用于信号放大。所提出的稳定DNA纳米机器在检测马拉硫磷时检测限为81.9pgL-1，可应用于苹果汁、稻田水和稻田土壤等实际样品。

大量使用有毒的马拉硫磷杀虫剂给环境和健康带来了重大威胁。因此，迫切需要一种可靠和敏感的策略来分别检测马拉硫磷。本文通过在纳米载体的三维轨道上组装同心放大器，开发了一种由链置换驱动的非酶促单腿DNA步行机，用于对痕量马拉硫磷残基进行灵敏和特异的荧光检测。首先，马拉硫磷响应性递质DNA双链体(A-T)由适体(A)和触发(T)链组成，其中T通过不完全互补被A阻断。其次，在随后形成DNAwalker之前，构建了涂有DNA链（接头L和三链底物复合物B/C/D）的AuNPs组装体，其中FAM标记在D上的AuNPs通过能量转移淬灭。一旦遇到马拉硫磷，A-T复合物可以通过马拉硫磷与其适配体之间更高的亲和力分解，释放T将马拉硫磷信号传递到T中。随后，游离T作为点火器和锚，将摆动行走链(W)和接头(L)嵌入到aDNA-Au上，触发W与aDNA-Au表面的紧密接近，随后形成可摆动的腿通过链杂交启动有效的熵驱动催化反应。W的热力学自主移动实现了无酶纳米机器过程，其中F-D双链体从aDNA-Au表面的多个输出，通过释放能量转移导致放大的荧光恢复。

首先，作者对aDNA-Au和AuNP进行了表征。结果表明AuNP与DNA的成功结合。接着，作者验证了基于利用纳米机器检测马拉硫磷的可行性。当T与A预杂交形成A-T双链体时，荧光发射在nm处达到峰值，其中W、F和T降低到33.4%，与没有T的情况相比相当低。这表明马拉硫磷适体可以作为触发T的阻断元件和纳米机器操作的湮灭剂。相反，aDNA-Au/W/F/A-T的受限纳米机器在添加1.0ngmL-1马拉硫磷后被激活，荧光升高2.9倍，这归因于通过链置换从A-T释放T以启动无酶DNA行走纳米机器。aDNA-Au/W/F的扩增反应通过PAGE分析得到了进一步的证明。在最佳条件下，从0.1到ngL-1变化的痕量马拉硫磷浓度诱导了aDNA-Au/W/F荧光信号的明显增强趋势。荧光恢复率与马拉硫磷量的对数呈线性关系，经计算，马拉硫磷的检测限为0.25pM，远低于之前的报道。

然后，作者在各种可能的阳离子存在下测试了纳米机器荧光强度。结果表明，尽管存在其他干扰阳离子，但恒定的荧光展示了传感纳米机器具有优异的抗干扰能力。此外，马拉硫磷可与其他农药结合用于农业生产；因此，通过监测其对阿特拉津、度夫林、异丙隆、甲磺隆和三唑磷等常见共存农药的反应，研究了该方法的特异性识别特性，结果没有明显变化。相反，马拉硫磷引起了纳米机器的显著信号响应，说明该系统对潜在的共存阳离子不敏感，但对马拉硫磷敏感。

最后，作者利用该纳米机器对苹果汁、稻田水、土壤和生菜等真实样品中的马拉硫磷残留物进行传感测定。实验结果确定了DNAwalker作为传感纳米机器在真实复杂环境和食品样品中检测马拉硫磷的可行性和可靠性。

在被细胞吸收后，生理上稳定的纳米机器显示出微弱的荧光，与没有纳米机器的对照细胞相比，荧光非常低。低背景表明即使在复杂的细胞内条件下，该纳米机器也具有抗干扰能力。相比之下，当细胞用1.0μgL-1马拉硫磷预处理时，在细胞中观察到更强的荧光信号，是没有马拉硫磷时的3.8倍。

总结：本文基于反应熵驱动的DNA行走催化扩增，开发了一种无酶行走纳米机器，并将其用作追踪马拉硫磷的信号报告器。从传感分析中可以看出，设计的纳米机器具有优越的稳定性，马拉硫磷的线性范围宽，检测限低，也可用于添加的真实样品，包括苹果汁、莴苣、稻田水和稻田土壤。因此，它可以用于监测活细胞中马拉硫磷的污染和生菜中马拉硫磷的生物累积，并在食品安全、环境评估和人类健康方面显示出巨大的潜力。