脂质囊泡在分子转移和信号传导等各种细胞功能中起着关键作用，因此对脂质囊泡的检测和表征十分重要。基于DNA折纸的传感器可以为脂质囊泡行为方式的理解及其检测和活性操控提供技术支撑。基于DNA序列固有的可编程性，DNA折纸可以实现高精度的设计和复杂纳米结构的合成，这促进了纳米技术的创新，尤其是生物传感器的设计。基于脂质囊泡的重要性，和DNA折纸的技术优势，本研究开发了一种用于脂质囊泡检测的DNA折纸生物传感器。
传感器由70×100 nm的DNA折纸纳米结构制成，其具有修饰了ATTO647N荧光团的12 nt ssDNA链，这条DNA链是实现囊泡感应的主要探针（图1a）。由于荧光团ATTO67N具有疏水性和阳离子特性，该探针可以将自身锚定在囊泡中。同时，DNA折纸上还固定了ATTO542荧光团作为FRET的供体，囊泡的存在将改变两个荧光团的距离，从而使得FRET效率发生变化（图1b）。由图1c可以看出，青色为供体染料发射，品红为受体染料，11s后光漂白发生，供体荧光增加，FRET信号降至零。随后引入囊泡验证FRET效率是否因为囊泡存在发生效率变化。由图1d可以看出，囊泡不存在时FRET的平均值为0.83±0.03，囊泡存在时为0.61±0.06。而亲水探针不能够发生这种FRET效率的转变（图1e）。
图1 囊泡传感器的概念和验证
图2 胆固醇锚定距离对传感器的影响
为了探究受体探针是否可以作为链置换系统的货物转移到囊泡上，研究设计了一条17 nt的ssDNA，其与17 nt的ATTO647N探针互补，囊泡上则利用胆固醇修饰固定了一条对ATTO647N亲和力更强的17 nt置换链，当囊泡被捕捉到折纸上时，探针链可以从折纸结构转移到囊泡上（图3a）。由于双链的刚性更强并且使用了更长的DNA链，所以FRET值发生了显著的下降，当囊泡不存在时FRET的平均值为0.39±0.04，囊泡存在时为0.23±0.06（图3b）。随后引入置换链，在荧光探针转移前，表现出高度的共定位，而转移后出现仅红色的斑点（图3c、d）
图3 触发货物转移到脂质囊泡
为了提高特异性，研究进一步的采用了双胆固醇标记DNA链，一条39 nt和一条18 nt的ssDNA利用cholesterol-TEG修饰，ATTO647N标记的探针可以与39 nt的链进行结合（图4a）。实验前首先将两条胆固醇修饰的单链进行孵育，形成新的置换链，这条新的置换链形成后加入传感器系统，FRET信号立刻发生丢失，但是共定位现象依然存在（图4b、c）。
图4 使用双胆固醇标记的置换链进行货物转运
