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作为一种高效的可逆失活自由基聚合（RDRP）技术，可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合在聚合物的可控合成中获得了广泛的应用。在传统的RAFT聚合中，引发自由基通常由热分解外源自由基引发剂获得。为了在较温和的条件下产生引发自由基，研究人员已经探索建立了一些替代方法，如酶促、光化学、机械和电化学方法等。其中，电化学方法具有反应条件温和（室温）、操作简便、可控性好等优势。然而，由于需要使用合适的氧化还原媒介体来将电子从电极表面传递到RAFT试剂，以产生引发自由基和增值自由基，目前报道的电化学调控的RAFT（eRAFT）聚合的成功案例并不多。
生物体内大量酶促氧化还原反应（如，电子传递链和三羧酸循环等）中的电子传递过程都是通过烟酰胺类氧化还原媒介体对（如，NAD+/NADH和NADP+/NADPH）实现的，且氧化还原反应通常都发生在N-取代吡啶环上。受此启发，广州大学“分析科学技术研究中心”&“广州市传感材料与器件重点实验室”牛利教授团队以结构简单的有机阳离子1-甲基烟酰胺（MNA）作为氧化还原电子转移媒介体，报道了一种新型eRAFT聚合方法（简称BERP，即生物启发eRAFT聚合），并将其用作一种信号放大策略实现了DNA的高灵敏电化学检测，相关研究成果以标题为“Bioinspired Electro-RAFT Polymerization for Electrochemical Sensing of Nucleic Acids”发表于ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.1c17564）。论文的第一作者为胡琼博士（副教授），此研究得到国家自然科学基金青年科学基金项目（21904026）等的资助支持。
图1 有机阳离子MNA电还原成有机自由基
如图1所示，在BERP中，有机阳离子MNA从电极表面获得一个电子被还原成一个有机自由基，其与RAFT试剂反应产生引发/增值自由基，从而引发RAFT聚合反应。所述BERP具有反应条件温和（室温，还原电位为−0.2V vs SCE）、操作简便、可控性好（通过条件电位或电流等参数即可实现对聚合反应的精确调控）等优势。
图2 基于BERP的高灵敏电化学核酸生物传感研究
在此基础上，以肽核酸（PNA）作为固定化分子识别元件，分别以4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸（CPAD）和甲基丙烯酸二茂铁基甲酯（FcMMA）作为RAFT试剂和单体，借助于BERP的信号放大作用，实现了核酸的高灵敏（线性范围为1.0fM~1.0nM，检测下限为0.58fM）、高选择性（可有效区分单碱基错配）电化学检测（检测原理如图2所示）。该电化学生物传感器具有操作简便、成本低廉、灵敏度高、选择性好等优良特性，且可用于血清样品中核酸的定量分析，因而在核酸的高灵敏、高选择性检测中具有很好的应用前景。
来源：广州大学
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c17564
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