Биосенсоры играют незаменимую роль в клинической диагностике, контроле безопасности пищевых продуктов и мониторинге окружающей среды. Аналитическое применение ДНК-аптамеров в качестве сигнальных биомолекул быстро развивается. Тем не менее, традиционные моновалентные ДНК-аптамеры часто сталкиваются с ограниченной аффинностью и чувствительностью к микросреде при анализе сложных матриц и гетерогенных целей. В последние годы благодаря быстрому развитию структурных ДНК-нанотехнологий появилась стратегия биосенсоров, основанных на мультивалентных ДНК-аптамерах, которая предоставляет новые идеи для преодоления этих технических ограничений. В статье систематически обзор последних достижений в области высокоэффективных биосенсорных стратегий на основе мультивалентных ДНК-аптамеров. Во-первых, подробно рассматриваются ключевые механизмы мультивалентных нанокаркасов в точном контроле пространственной конформации интерфейса, преодолении стерических препятствий и значительном повышении аффинности сенсоров к целям за счет кооперативного эффекта нескольких сайтов. Далее систематически анализируется центральная роль мультивалентных систем в сигнальной трансдукции и каскадных амплификационных сетях, раскрывая их механизм усиления сигнала как платформа кластеризации сигнальных молекул и динамический реакционный двигатель. Кроме того, обобщаются передовые парадигмы применения данной технологии на трех основных сенсорных платформах: электрохимической, биомиметической и оптической, с особым акцентом на выдающуюся аналитическую производительность в анализе сложных биологических образцов. В заключение подводятся итоги основных преимуществ и вызовов этой области, а также перспектива развития интегрированных платформ для мгновенного тестирования (POCT) и интеллектуальной диагностики, что обеспечивает теоретическую основу для создания следующего поколения высокоэффективных биосенсорных платформ.

Мультивалентные ДНК-аптамеры; биосенсоры; ДНК нанотехнологии; каскадное усиление сигнала; сложные биологические образцы