磁性分子纳米尺实现组合式生物传感，并测定分子尺度的距离|北京沫之东生物技术有限公司

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分子纳米尺是绘制分子内距离图谱以及研究核酸与蛋白质相互作用的重要工具。在此，我们提出 MARs（磁性分子纳米尺），这是一类全新的纳米尺，其原理是利用磁粒子谱仪（MPS）测量经合理设计且具有超高响应性的胶体磁性纳米颗粒的磁化动力学。通过调节 MARs 上 DNA 受体的接枝密度，我们揭示了表面分子拥挤是一种简单而可编程的参数，可用于在较宽的靶 DNA 浓度范围内调节 MARs 的响应。我们表明，通过调控结合效应转化为响应的程度，MARs 能够区分靶标沿受体链的不同结合位置。将其可切换的结合—响应特性与 DNA 发夹结构相结合后，我们证明 MARs 能以“一种设计适用于所有靶标”的方式解析四种短 DNA 靶标的全部组合空间（2⁴−1），盲测中最高预测准确率达到 80%。通过采用福克–普朗克方程对 MARs 的 MPS 响应进行建模，我们证明其响应具有良好的可预测性。利用生物素化 DNA 构建体，并针对不同碱基对数对其长度进行校准，我们发现 MARs 能够测定结合的单分子链霉亲和素与其表面之间的距离，动态测距范围最高可达 13 nm，分辨率为 1.3 ± 0.2 nm。本研究建立了一类新型分子纳米尺，可通过灵活、简便且快速的工作流程，在自由溶液中解析核酸的构象变化并测量分子尺度的距离，使 MARs 成为极具应用前景的高通量筛选检测工具。

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磁性分子纳米尺实现组合生物传感并测定分子层面的距离

Aidin Lak

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https://doi.org/10.64898/2026.10.19.760221

Aidin Lak

布伦瑞克工业大学（TU Braunschweig）

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分子纳米尺是绘制分子内距离图谱以及研究核酸和蛋白质相互作用的重要工具。在此，我们提出 MAR（MAgnetic molecular nanoRulers，磁性分子纳米尺），这是一类全新的纳米尺，其原理是利用磁性颗粒光谱法（MPS）测量经理性设计且超高响应性的胶体磁性纳米颗粒的磁化动力学。通过调节 MAR 上 DNA 受体的接枝密度，我们揭示了表面分子拥挤效应是一种简单且可编程的参数，可用于在广泛的靶 DNA 浓度范围内调节 MAR 的响应。我们表明，通过调控结合效应转化为响应的程度，MAR 能够区分靶标沿受体链的不同结合位置。将其可切换的“结合—响应”特性与 DNA 发夹结构相结合后，我们展示了 MAR 能够以“一种设计适用于所有情况”的方式解析四种短 DNA 靶标的完整组合空间（2⁴−1）；盲法检测中，最佳预测准确率达到 80%。通过使用福克–普朗克方程对 MAR 的 MPS 响应进行建模，我们证明其响应具有良好的可预测性。利用生物素化 DNA 构建体以及……

通过针对不同碱基对数量校准其长度，我们发现，MAR 可测定结合的单链链霉亲和素与表面之间的距离，其动态距离范围最高可达 13 nm，分辨率为 1.3 ± 0.2 nm。本研究提出了一类新型分子纳米尺，可通过灵活、简便且快速的工作流程，在自由溶液中解析核酸的构象变化并测量分子尺度的距离，因此 MAR 在高通量筛选检测中具有广阔的应用前景。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

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本预印本的版权归作者／资助方所有，其已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。

本内容依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议提供。

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发布于 2026 年 10 月 22 日。

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Aidin Lak

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2026.10.19.760221；

doi：

https://doi.org/10.64898/2026.10.19.760221

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磁性分子纳米尺实现组合式生物传感并测定分子尺度上的距离

Aidin Lak

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2026.10.19.760221；

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关键词：磁性分子纳米尺 · 磁性纳米颗粒 · DNA生物传感 · 分子距离测量 · 核酸构象分析

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.19.760221v1?rss=1

来源出处

磁性分子纳米尺实现组合式生物传感，并测定分子尺度的距离 https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.19.760221v1?rss=1