基于納米復(fù)合材料及生物放大技術(shù)構(gòu)建的電化學(xué)microRNA傳感器的研究.pdf

1、電化學(xué)microRNA傳感器是將核酸分子堿基互補(bǔ)配對(duì)技術(shù)和電化學(xué)分析方法結(jié)合而發(fā)展起來的一種靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)快速、操作簡(jiǎn)單的新型生物傳感器。MicroRNA是人類癌癥疾病標(biāo)志物，為了對(duì)其進(jìn)行高靈敏檢測(cè)以達(dá)到對(duì)癌癥的早期診斷，新型納米材料、生物及化學(xué)等多種放大技術(shù)被廣泛應(yīng)用于microRNA傳感器的構(gòu)建中。本文主要圍繞敏感界面的構(gòu)建、酶催化的應(yīng)用、多功能復(fù)合納米材料的制備、目標(biāo)鏈循環(huán)的實(shí)現(xiàn)以及新型信號(hào)放大方法的實(shí)施等方面來構(gòu)建電化

2、學(xué)microRNA傳感器。具體的研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.基于納米鈀作為固載基質(zhì)的生物傳感器用于microRNA檢測(cè)的研究
　　基于nation、硫堇(thi)、鈀納米粒子(PdNPs)的層層自組裝，本研究成功構(gòu)建了一個(gè)新型生物傳感器用于mieroRNA-155的檢測(cè)。PdNPs的引入可謂“一物兩用”，其不僅可以通過與捕獲探針上的巰基結(jié)合，共價(jià)吸附捕獲探針——起到連接作用;還對(duì)檢測(cè)液中的過氧化氫有催化作用，有效提高電子傳遞速率

3、——起到信號(hào)放大的作用。具體的電極制備過程如下:首先憑借nation良好的成膜性，將其滴涂在電極表面形成一層致密的膜。由于nation帶負(fù)電，可通過靜電吸附作用將帶正電的電子媒介體thi吸附到電極表面。接著，thi所帶氨基基團(tuán)與PdNPs結(jié)合，繼而通過PdNPs固載捕獲探針。本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)既作為固載基質(zhì)又作為信號(hào)增強(qiáng)劑的PdNPs進(jìn)行了表征，并對(duì)傳感器響應(yīng)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明該方法可行，線性范圍為5.6～5.6×105 pmol· L

4、-1，檢測(cè)限達(dá)1.87 pmol·L-1，具有靈敏度高，檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn)。
　　2.基于雙重信號(hào)放大的無酵型電化學(xué)microRNA傳感器的研究
　　本研究將催化發(fā)夾型組裝循環(huán)反應(yīng)(CHA)和雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(HCR)兩種新型信號(hào)放大方法結(jié)合，構(gòu)建了一個(gè)無酶型電化學(xué)microRNA傳感器。CHA反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)鏈循環(huán)，打破了目標(biāo)microRNA和捕獲探針1∶1結(jié)合的局限，經(jīng)過目標(biāo)鏈不斷的重復(fù)利用，達(dá)到信號(hào)放大的效果。值得一提的是，本實(shí)

5、驗(yàn)通過鏈置換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)鏈循環(huán)，無需核酸酶的輔助，可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作過程，摒棄酶易失活的缺點(diǎn)。HCR反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了DNA鏈的擴(kuò)增，將大量電子媒介體嵌入擴(kuò)增后的DNA的磷酸骨架中，信號(hào)可獲得極大地增強(qiáng)。另外，電極基底采用石墨烯-納米金復(fù)合材料，該復(fù)合物具有良好的導(dǎo)電性和生物相容性，并利用其大的活性表面提高捕獲探針的固載量。以此構(gòu)建的microRNA傳感器擁有良好的基底和雙重信號(hào)放大方法，檢測(cè)靈敏度大大提高，檢測(cè)限達(dá)3.3 fmol·L-1。

6、r>　　3.基于目標(biāo)物循環(huán)和逐級(jí)催化放大的電化學(xué)mieroRNA傳感器的研究
　　本研究中將目標(biāo)鏈循環(huán)放大和（仿）雙酶(細(xì)胞色素C(Cytc)和乙醇氧化酶(AOx))逐級(jí)催化放大技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建了一個(gè)高靈敏度的電化學(xué)microRNA傳感器。（仿）雙酶逐級(jí)催化放大是將兩種特定的酶結(jié)合，其中一個(gè)酶的催化產(chǎn)物正好是另一個(gè)酶的催化底物。本研究中，合成了多孔二氧化鈦和鉑納米復(fù)合物(p-TiO2-PtNPs)，可用于固載更多的DNA探針1和Cy

7、t c。而另一個(gè)酶AOx修飾在輔助探針上，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則修飾到電極表面。至此，當(dāng)檢測(cè)液中存在催化底物乙醇時(shí)，AOx首先催化乙醇產(chǎn)生過氧化氫，生成的過氧化氫可被Cytc和PtNPs進(jìn)一步催化，從而極大地增強(qiáng)電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)，提高檢測(cè)靈敏度。另外，基于CHA反應(yīng)的目標(biāo)鏈循環(huán)不需要剪切酶的加入，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)提高了效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合納米材料和生物放大技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對(duì)于microRNA的高靈敏度檢測(cè)，檢測(cè)限達(dá)0.35fmol·