文章介绍：

微小RNA构成了一类内源性非编码RNA，它们调控基因表达并参与多种疾病的发病机制。其异常表达与众多疾病密切相关，包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病。结直肠癌在全球范围内造成了沉重的负担，是全世界最常见和最致命的恶性肿瘤之一。在结直肠癌患者血清中被发现异常调控的众多miRNA中，miR-92a-3p因其在驱动结直肠癌细胞增殖中的确定作用而受到特别关注。值得注意的是，在健康对照与结直肠癌患者之间，外泌体miR-92a-3p的表达差异超过了血清中的差异。此外，外泌体miRNA表现出高稳定性和疾病特异性，使其成为非常有前景的一类生物标志物。因此，建立一种快速、灵敏且稳定的外泌体miR-92a-3p检测方法，对于改善结直肠癌的早期诊断具有重要的临床价值。

尽管传统的检测方法（如qRT-PCR和微阵列技术）被广泛使用，但它们仍然存在固有的局限性，包括操作复杂和成本高昂。近年来，研究者提出了多种用于miRNA分析的新型检测策略。这些策略基于表面增强拉曼光谱、电化学、CRISPR/Cas介导的生物传感、比色法等。然而，这些策略大多仍依赖于单信号输出，使其容易受到复杂生物样品中环境干扰的影响，导致假阳性/假阴性率升高，并损害检测可靠性。为了克服这一瓶颈，双模态传感策略应运而生。通过利用两个独立信号的协同输出和交叉验证，这些方法显著提高了检测准确性和抗干扰能力。近年来，新型的基于纳米酶的传感技术在生物分析中展现出便捷、稳定等优势。Li等人利用酪氨酸与铂纳米颗粒自主组装形成的高效纳米酶，实现了对miRNA-155的高效比色检测。此外，由于miRNA的低丰度，引入高效的信号放大机制对于提高检测灵敏度至关重要。在构建灵敏生物传感器的各种无酶方法中，催化发夹组装是构建高性能生物传感器的有效方法。

基于此，我们设计了一种基于多功能金属有机框架纳米颗粒和磁驱动的Fe₃O₄-SiO₂-NH₂（MB）的双模生物传感器，并集成了催化发夹组装信号放大系统，用于外泌体miR-92a-3p的超灵敏检测，如方案1所示。该生物传感器结合了UiO-66/Fe@Au（UFA）纳米酶的类氧化酶活性与Förster共振能量转移效应，同时产生比色和荧光信号。它在广泛的pH和温度条件下表现出显著的稳定性。磁分离和催化发夹组装循环反应的引入进一步增强了检测选择性和灵敏度。在比色检测中，利用了UFA-H1探针的类氧化酶活性。当MB-H2探针被引入系统时，仅存在目标miR-92a-3p的情况下触发催化发夹组装反应，形成UFA-H1-H2-MB夹心结构。随后，通过磁分离将UFA纳米颗粒从上清液中移除。通过TMB氧化产生的衰减比色信号，实现了对目标miR-92a-3p的定量分析。同时设计的荧光探针UFA-H1在H1发夹结构的3'端修饰了FAM荧光基团，该荧光可通过Förster共振能量转移被猝灭。目标物引发的催化发夹组装反应迫使H1-H2杂交，使FAM荧光基团远离纳米颗粒表面，从而破坏Förster共振能量转移并触发显著的荧光恢复。该生物传感器具有优异的特异性，提供了双模式定量能力：荧光响应在0至10 pM范围内呈线性（检测限：0.64 pM），比色响应在0至10 nM范围内呈线性（检测限：0.38 nM）。因此，它被成功应用于临床外泌体样品中miR-92a-3p的定量分析。基于同一识别事件的双模态信号，可以实现交叉验证，有效避免假阳性或假阴性结果，从而显著提高检测准确性。荧光模式适用于实验室的精确定量，而比色模式则便于临床快速筛查。两者的协同作用不仅拓宽了线性响应范围，而且增强了该方法的实用性和场景适应性。本研究不仅为外泌体miRNA分析提供了新的见解，而且展示了用于复杂样品中多重信号验证的传感潜力，为开发适用于不同场景的便携式诊断设备奠定了基础。

中文摘要：

用于微小RNA检测的单信号传感策略通常存在假阳性率高、抗干扰能力差的问题。双模态方法能够显著提高检测的可靠性和准确性。在本研究中，我们开发了一种基于磁驱动Fe₃O₄-SiO₂-NH₂（MB）、铁掺杂锆基金属有机框架/金（UFA）纳米颗粒以及催化发夹组装（CHA）协同系统的荧光-比色双模态生物传感器，用于外泌体miR-92a-3p的检测。对于比色检测，利用了UFA-H1探针的类氧化酶活性。将MB-H2探针引入系统后，仅在目标miR-92a-3p存在时触发CHA反应，形成UFA-H1-H2-MB夹心结构。随后的磁分离将UFA纳米酶从上清液中移除，通过TMB氧化产生的衰减比色信号实现对目标miR-92a-3p的定量分析。同时，作为荧光检测，探针UFA-H1被设计为在H1发夹的3'端修饰有FAM荧光基团，该荧光因Förster共振能量转移效应而被猝灭。目标物引发的CHA反应迫使H1-H2杂交，使FAM荧光基团远离纳米颗粒表面，从而失效了FRET效应并导致显著的荧光恢复。所提出的生物传感器显示出低至0.64 pM的检测限，并具有优异的选择性。实验证实了在临床样品中定量检测外泌体miR-92a-3p的可行性，突显了其在癌症液体活检中的诊断价值。