基于DNA分子開關的核酸適體生物傳感器的研究.pdf

1、DNA分子開關是一種DNA的組裝體，它能在兩個或多個狀態(tài)中以可控的方式實現(xiàn)可逆的切換。能夠引發(fā)其狀態(tài)切換的外部刺激包括光、溫度、壓力、電磁場、化學環(huán)境的改變等因素。因此，DNA分子開關對溫度、光致異構化、離子環(huán)境、蛋白結合作出響應時，會誘發(fā)狀態(tài)切換。核酸適體是一類具有高特異性和親和性的經體外篩選得到的寡鏈核苷酸，被視為理想的分子識別元件，并被廣泛用于生物傳感器。通過兩者的優(yōu)勢結合，發(fā)展出的新型基于適體的生物傳感器具有更高的靈敏度和更高的

2、特異性，在疾病診斷以及蛋白質組學方面的研究有極大的應用價值。本論文的工作采用電化學以及表面增強拉曼技術作為主要檢測手段，研制了三種基于DNA分子開關的對蛋白質或小分子目標物有特異性響應的適體生物傳感器。具體的研究工作包括以下幾個部分:
　　 1.一種基于導電型開關的三路結合式溶菌酶適體傳感器
　　 發(fā)展了一種基于適體互補探針(cDNA)由目標物結合誘導的構象變化的、具有三路結合(TWJ)結構的溶菌酶適體傳感器。標記有二茂

3、鐵(Fc)的cDNA與溶菌酶適體部分雜交，形成一個折疊的結構，在這種結構中兩個螺旋同軸堆砌，而第三個螺旋處于銳角位置。當不存在溶菌酶時，同軸螺旋中的導電通道可進行電子轉移(eT)，即標記端的Fc能和電極發(fā)生電子轉移。而溶菌酶和適體的結合會阻礙eT，導致Fc氧化還原的信號降低。這種適體傳感器具有一個顯著的信號衰減因子，檢測限為0.2 nM，動力學范圍至100 nM。相比于現(xiàn)有的基于電化學阻抗譜(EIS)的方法，TWJ適體傳感器具有更好的特

4、異性，以及更簡便的再生程序。
　　 2.電極支持脂質雙層膜上基于適體檢測ATP
　　 研究提出了一種基于核酸適體的在電極支持脂質雙層膜上無標記檢測ATP的生物傳感方法。這種電化學檢測方法的作用機理是適體結合所致的變構能夠調制導電通道中的電子轉移，從而產生可變的電化學信號。它具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，而且可以重復使用。其檢測限估算值為50.1 nM，動態(tài)響應范圍至3.2μM，檢測范圍覆蓋了生物體細胞裂解液中ATP的含量0.

5、1～1μM，能夠滿足實際檢測的需求。隨著納米合成技術的進步，我們希望這種方法能夠運用在亞微米級的電極甚至是納米級的探針上，以便對單個細胞進行細胞內環(huán)境的監(jiān)測。
　　 3.一種基于三螺旋開關的表面增強拉曼適體傳感器。
　　 研究了一種靈敏的利用表面增強拉曼光譜(SERS)檢測細胞色素c的方法，其原理是利用信號傳導探針(STP)與目標物結合會發(fā)生構象變化。標記有X-羅丹明(ROX)的STP被固定在SERS基底上，與適體所形成