本文报道了一个灵敏度高、选择性好的生物传感器用于检测微量的microRNA（miRNA）。此传感器的工作原理是建立在RuO2纳米颗粒能够催化过氧化氢对 3,3’-二氨基联苯胺（3,3’-dimethoxybenzidine,DB）的氧化，生成不导电的聚合物沉积在miRNA模板上。通过测量该不导电聚合物的电化学阻抗达从而到检测miRNA浓度的目的 [1] 。

MicroRNA，长度15-27 nt，是一组生物体基因编码的内源的非编码RNA。其主要功能是采用降解靶mRNA和抑制靶mRNA的两种转译方式来调控基因的表达。通常情况下，编码miRNA的基因组系列会先被RNA聚合酶II转录成原始miRNA转录本（primary transcripts, pri-miRNA），pri-miRNA再在细胞核内通过RNA内切酶III Drosha剪切成长度为60-70 nt的miRNA前体（pre-miRNA）。最后在细胞质中通过第二种RNA内切酶将其剪切成成熟的miRNA。目前确定的人基因组DNA编码的miRNA有1048个。研究发现，miRNA在基因表达、蛋白质转译等生物过程中起着一个重要的调控的扭曲作用。越来越多的研究证明miRNA基因表达谱不仅可以用来解释临床表型，而且可以作为潜在的分子标记物。

由于miRNA在生物领域的重要性，我们很有必要开发一种可靠的、灵敏度高的方法来检测miRNA。但是由于miRNA长度很短和序列高度相似（例如let-7家族），使得miRNA的检测成为一个极具挑战性的任务。微阵列芯片在20世纪90年代发展以来，到现在已经非常成熟。它在很大程度上提供了一种能同时评估多种miRNA表达的方法，同时miRNA能够保持它特有的生物功能。然而利用微阵列芯片存在一些缺点，比如耗时较长和交叉杂交的风险。另外，miRNA样品在微阵列芯片上的直接杂交需要大量的总RNA。如果总RNA的量有限，可能无法检测到所有的miRNA。与微阵列芯片相比，实时定量PCR（qRT-PCR）毫无疑问是另外一个强有力的检测miRNA表达的方法。它综合了PCR的特殊放大功能和每个反应周期对放大产物的实时定量检测。在保留几乎所有PCR的特色的同时，拥有8个数量级的动态范围。然而，由于miRNA模板的引物很短，引物不能有效的结合在miRNA上，因此qRT-PCR需要通过引物延伸或stem-looped引物等手段来采用加长的miRNA，进一步的保证检测的灵敏度。大大增加了实验的时间和费用。

电化学传感技术不但具有快速、灵敏、易于微型化和集成化、和价格便宜等固有优越性，而且和标准半导体技术兼容性好。在本报道中，我们详细的描述了一个基于电化学阻抗法，利用RuO2 纳米颗粒作为聚合的引发剂和催化剂来检测miRNA的新型生物传感器。在过氧化氢溶液中，RUO2 纳米颗粒对3,3’-二氨基联苯胺的催化氧化的动力学和机理与HRP对3,3’-二氨基联苯胺的催化氧化的动力学和机理极其相似。表明RuO2 纳米颗粒含有与过氧化物酶相似的活性。高浓度的过氧化氢、极端的pH以及相对的高温都会抑制HRP的催化活性，但却对RuO2 纳米颗粒 的催化活性影响很小。RUO2 纳米颗粒的高催化活性以及颗粒小，在水介质中的良好分散性使得它作为理想的模拟酶在生物传感中取得广泛的应用。

本传感器的制作过程如下：将处理好的金电极先浸泡在寡核苷酸捕获探针的PBS溶液中十二小时，取出后用PBS缓冲溶液除去非共价固定的寡核苷酸。然后将4-氨基苯硫酚溶液滴在电极表面通过硫金之间的相互共价作用填补金电极表面的缺陷，与寡核苷酸一起单层自组装薄膜。RUO2 纳米颗粒标记的目标miRNA溶液分散在电极表面与寡核苷酸捕获探针杂交一个小时，然后彻底洗掉吸附在电极表面的miRNA。将修饰好的电极浸入还有3,3’-二氨基联苯胺和过氧化氢的0.1M醋酸盐缓冲溶液中1个小时。由于RuO2 纳米颗粒的催化作用，一个绝缘性的PDB薄膜会沿着miRNA和寡核苷酸捕获探针增长。通过研究沉积下来的PDB薄膜的量及其阻抗大小与miRNA的浓度的相互关系，通过电化学阻抗法检测miRNA的浓度。

电化学阻抗谱测试表明，电荷转移阻抗与miRNA的浓度在6.0 fM to 2.0 pM 范围内呈线性关系。对于完全互补序列和不匹配序列的选择性，此生物传感器明显优于之前报道的电化学生物传感器。此外，在前体miRNA和成熟的miRNA之间不存在交叉杂交，在密切相关的甚至仅仅单基不匹配的miRNA家庭成员之间，也仅存在极少数的交叉杂交。

对于此生物传感器，将miRNAs连接到RuO2纳米颗粒的表面的过程比较耗时。并且化学放大检测也 延长了分析时间。因此作为一个新的miRNA表达谱的检测方法，我们需要进一步的克服电化学阻抗法测量时间过长的问题。

总之，此阻抗生物传感器借助于具有过氧化物酶类似活性的RuO2纳米颗粒来催化PDB绝缘膜的形成以及miRNA诱导沉积该绝缘性的薄膜，实现了对miRNA的灵敏、选择性检测。它很容易扩展到一个具有50-100检测节点的低密度阵列，并提供了一个新的miRNA表达谱的检测方法。此外，它还可能促进便携式多通道miRNA分析系统的开发。