基于納米材料和信號放大技術的新型傳感方法研究.pdf

1、近年來，生物傳感技術憑借檢測時間短、成本低、靈敏度高，選擇性好等特點被廣泛用于推進化學化工和醫(yī)學臨床檢測等領域的發(fā)展。另外，納米材料的快速發(fā)展和信號放大技術的改進也為構建新型生物傳感方法提供了新的平臺和思路。在本論文中，我們提出了幾種用于檢測可卡因和與致病基因相關的核酸序列的生物傳感方法。通過結合納米材料和信號放大技術，檢測方法的信背比和靈敏度得到提高，檢測下限得到降低，具體工作內(nèi)容如下所示:
　　在第2章中，我們基于聚合酶輔助的

2、等溫循環(huán)鏈置換反應(IRSDA)和氧化石墨烯(GO)的選擇性吸附作用，構建了一個無標記的熒光適配體生物傳感方法用于可卡因的檢測。由于可卡因對人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有不可恢復的損傷作用，且在全球范圍內(nèi)有被濫用的潛在可能性，因此，發(fā)展高靈敏度、高選擇性的可卡因檢測方法對醫(yī)學臨床和海關檢測等領域具有重大的意義。實驗所用的發(fā)夾探針(HP)包含了可卡因的的適配體序列，且與引物鏈部分互補。當可卡因與HP探針的適配體序列結合后，打開的發(fā)夾結構使得引物鏈

3、與發(fā)夾探針的5'末端能夠發(fā)生互補雜交。在聚合酶和dNTPs輔助下，鏈增長反應被引發(fā)，生成雙鏈DNA并將可卡因置換下來。當溶液中不存在可卡因時，HP探針保持穩(wěn)定的發(fā)夾結構，從而不能與引物鏈互補，抑制鏈增長反應。此外，該實驗還結合了熒光染料SYBRGreenⅠ的雙鏈嵌入作用和GO優(yōu)先吸附單鏈DNA的性能進一步實現(xiàn)熒光檢測信號的放大。檢測到的熒光信號與可卡因濃度呈正相關關系，線性范圍為0.2μM到100μM，檢測下限為190nM。該檢測方法不

4、僅操作簡便，響應快，且靈敏度高、選擇性優(yōu)越，在復雜實際體系中也具有良好的分析表現(xiàn)。
　　在第3章中，我們設計了一個多重放大的電化學傳感方法用于實現(xiàn)核酸的超靈敏檢測，并選用致病基因序列p53基因作為目標分析物。實驗所用的捕獲探針(CP)被設計成發(fā)夾結構，且莖部序列包含限制性內(nèi)切酶EcoRI的識別位點。CP探針通過巰基-金鍵共價作用固定在電極表面，當目標DNA不存在時，CP探針保持發(fā)夾結構，暴露出酶切位點，EcoRI酶作用后，CP探針

5、的目標結合區(qū)域和生物素標記序列均被剝離電極表面，抑制了背景電流信號。相反，當CP探針與目標DNA雜交后，其發(fā)夾結構打開，酶切位點被破壞，標記在捕獲探針上的生物素標記遠離電極表面。通過生物素和鏈霉親和素的特異性結合作用，表面修飾大量二茂鐵信號探針(Fc-SPs)的納米金顆粒被捕獲到電極表面，電化學信號得到放大。此外，DNA雙鏈雜交拖拽策略通過信號探針與EcoRI酶作用后的捕獲探針殘留鏈互補雜交，將Fc信標拉近到電極表面，縮短電子傳遞距離，

6、進一步放大電化學信號。基于以上放大作用，該檢測方法不僅獲得較寬的線性區(qū)間，且實現(xiàn)了核酸超靈敏檢測。
　　實現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性的高靈敏、高選擇性檢測對許多疾病的早期醫(yī)療診斷和治療具有重大的意義，尤其是癌癥診斷。在第4章中，我們開發(fā)一個電化學單核苷酸多態(tài)性基因分型傳感器用于致癌基因序列的分析檢測。為提高檢測方法的靈敏性，我們利用納米金的富集作用和表面雜交策略對電化學檢測信號進行了有效的放大。修飾在納米金顆粒上的大量二茂鐵電活性分子通過信