MedElevator Войти в исследования
← Поиск публикаций

DOI 10.1021/acs.analchem.6c01289

Медицинская библиотека · Analytical chemistry · 2026

Overcoming the Thermodynamic Diffusion Barrier in DNA Cascade Amplifiers via Spatially Confined Entropy Reduction: A Versatile Kinetic Engineering Framework.

Wang Zhenyu, Chen Youwei, Wu Zhiyi, Zhu Bingjie, Xu Botao, Wang Xiqin, Jiang Jiaolai, Xiong Zhengwei, Yun Wen, Yang Lizhu

СтатьяПоддержка исследования: вне правительства СШАПеревод в очереди

Аннотация

The reaction efficiency of solution-phase DNA cascade amplifiers is fundamentally constrained by stochastic Brownian motion, creating a thermodynamic diffusion bottleneck that limits sensitivity and speed. To overcome this, we present a general kinetic engineering framework based on spatially confined entropy reduction. By integrating a DNA tetrahedron scaffold with a cascade amplification circuit, we successfully transition the reaction from a stochastic dilute-phase regime to a deterministic pseudosolid-phase regime. For the first time, we employ phase-space kinetic mapping to visualize the entropy-driven acceleration in DNA nanomachines. This comprehensive analysis reveals that this architecture increases the effective local concentration by 4 orders of magnitude by prepaying the entropic cost of molecular collision. Using targets spanning small molecules (BPA), macromolecules (Thrombin), and nucleic acids (miRNA), the system achieved a detection limit of 0.1 pM with rapid kinetics. This work establishes a theoretical blueprint. Crucially, the phase-space kinetic mapping framework proposed here serves as a universal toolkit for the community, offering a new dimension to evaluate and optimize next-generation DNA cascade amplifiers.

Для цитирования: Wang Zhenyu, Chen Youwei, Wu Zhiyi, Zhu Bingjie, Xu Botao, Wang Xiqin, Jiang Jiaolai, Xiong Zhengwei, Yun Wen, Yang Lizhu. Overcoming the Thermodynamic Diffusion Barrier in DNA Cascade Amplifiers via Spatially Confined Entropy Reduction: A Versatile Kinetic Engineering Framework.. Analytical chemistry. 2026. DOI: 10.1021/acs.analchem.6c01289.

Предметные рубрики MeSH

Подготовка и перевод публикации
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Тип публикации указан по данным источника. Уровень доказательности автоматически не присваивается.