基于銅納米顆粒和分子信標的新型熒光生物傳感器的研究.pdf

1、生物傳感技術是一種近年來不斷發(fā)展的且涵蓋多學科知識點的新型分析技術。由于生物傳感器具有許多獨特的優(yōu)勢，如:靈敏度高、選擇性好、分析時間短、成本低、在復雜生物體系中可在線連續(xù)監(jiān)測等，目前，已經被廣泛應用于醫(yī)療診斷、食品安全、反恐等多個領域。隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，在不同環(huán)境下，對不同生物分子定性和定量檢測的要求也越來越高?；诠δ芎怂岷图{米材料的生物傳感器的提出和發(fā)展為生化分析提供了新的設計思路和平臺，并使傳感器的性能，如:靈敏度、

2、選擇性等方面，有了很大的提高。基于以上考慮，本文從提高傳感器性能的角度出發(fā)，結合雙鏈DNA-銅納米顆粒和分子信標設計并構建了幾種新型熒光生物傳感器。具體內容如下:
　　 (1)基于雙鏈DNA-銅納米顆粒的生物傳感器的研究。以雙鏈DNA為模版制備的銅納米顆粒具有制備過程簡單、水溶性好、毒性低、生物相容性好等特點。將雙鏈DNA-銅納米顆粒應用到熒光生物傳感器的構建中，往往能提升其性能。因此，在第2章以雙鏈DNA-銅納米顆粒為信號報告

3、基團，構建了一種非標記、高靈敏的檢測核酸酶的生物傳感器。雙鏈DNA是形成發(fā)光的銅納米顆粒的有效模版，而單鏈DNA卻不能促使它的形成。由此產生的熒光信號的差別可以被有效地應用到核酸酶的活性檢測中。在實驗中，我們以S1核酸酶為目標物。S1核酸酶是一種高度單鏈特異的核酸內切酶，當S1核酸酶存在時，單鏈DNA會被酶催化降解成單核苷酸或是寡核苷酸，從而有效地抑制了雙鏈DNA-銅納米顆粒的形成，使得傳感系統(tǒng)的熒光強度明顯降低。在最佳的實驗條件下，傳

4、感器對S1核酸酶的檢測下限達到0.3 U/mL。在第3章提出并證明了一種以雙鏈DNA-銅納米顆粒為熒光探針的新型、簡易的生物傳感器用于檢測L-組氨酸。通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)當L-組氨酸存在時，雙鏈DNA-銅納米顆粒的熒光強度明顯降低。我們推測此現(xiàn)象的產生是由于Cu2+與L-組氨酸能形成絡合物，而Cu2+的濃度是影響雙鏈DNA-銅納米顆粒熒光探針的重要因素，因此，L-組氨酸能猝滅雙鏈DNA-銅納米顆粒的熒光。實驗結果表明，在最佳的實驗條件下，

5、傳感器展示出令人滿意的檢測下限5μM，同時，該傳感器也可用于檢測復雜生物體系中的目標分子。
　　 (2)基于分子信標的生物傳感器的研究。在第4章提出了一種基于芬頓反應誘導分子信標裂解策略的熒光增強型生物傳感器。該傳感器可用于葡萄糖、膽堿等多種生物分子的檢測。我們首先以葡萄糖為目標物，實驗原理為:在葡萄糖氧化酶的催化下，葡萄糖與O2發(fā)生化學反應，并生成葡萄糖酸和H2O2。通過芬頓反應，即H2O2與Fe2+之間的化學反應，產生羥基自

6、由基。原位產生的羥基自由基能破壞分子信標的結構，誘導其裂解。隨著分子信標熒光基團和猝滅基團的完全分離，傳感系統(tǒng)的熒光強度會顯著增加。該傳感器以分子信標作為識別基團和信號基團，能夠有效地降低背景，從而增強其對目標物響應的靈敏度。實驗結果表明，該傳感器特異性高，這也使得其能用于檢測復雜體系中的目標生物分子。隨后，我們進一步考察了所提出的傳感方法的通用性，我們用膽堿氧化酶替代傳感系統(tǒng)中的葡萄糖氧化酶，并進行檢測。實驗結果表明，該傳感方法對膽堿