基于DNA納米技術(shù)和碳納米粒子檢測microRNAs的電化學生物傳感方法研究.pdf

1、目的：
　　微小RANs（microRNAs）在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著十分重要的角色，已經(jīng)被公認是一種具有潛在價值的非侵襲性生物標志物。研究表明，microRNAs的含量在乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌以及多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者中呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。因此，對microRNAs的早期、快速、靈敏和特異地檢測，成為臨床和科研工作者亟需解決的難題。本研究利用DNA納米技術(shù)和碳納米粒子制備電化學生物傳感器對microRNAs進行檢測，旨在為臨

2、床醫(yī)生對腫瘤的早期篩查和診斷提供重要依據(jù)。
　　方法：
　　1.電化學生物傳感器的制備：基于等溫目標循環(huán)放大和DNA信號轉(zhuǎn)導觸發(fā)反應(yīng)構(gòu)建高靈敏的通用電化學生物傳感器；基于點擊化學介導的酶輔助目標循環(huán)（EATR）和多功能化碳納米粒子（MFC60）雙放大策略構(gòu)建超靈敏的電化學生物傳感器。運用實時熒光技術(shù)、瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）和電化學技術(shù)等方法對傳感器

3、的每一步修飾和納米材料的合成進行驗證和表征。
　　2.MFC60的合成：用溶劑交換法制備富勒烯（C60）的水溶液；利用超分子化學合成同時具有氨基（-NH2）和巰基（-SH）修飾的MFC60。
　　3.電化學生物傳感器的可行性驗證及實驗條件的優(yōu)化：用電化學方法驗證傳感器的可行性；優(yōu)化捕獲探針的序列、捕獲探針的固定時間、核酸鏈的反應(yīng)比例、疊氮鏈和炔氫鏈的序列等實驗條件。
　　4.傳感器分析性能的評價及樣本的檢測：合理評價兩

4、種傳感器的分析性能，如線性范圍、最低檢測限、特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性等；將待測樣本中目標物的信號轉(zhuǎn)化為可以檢測的電化學信號進行分析。
　　結(jié)果：
　　1.用多種方法對制備的兩種電化學生物傳感器和碳納米材料進行表征和驗證，結(jié)果表明傳感器的制備和材料的合成均是成功的。
　　2.基于等溫目標循環(huán)放大和DNA信號轉(zhuǎn)導觸發(fā)反應(yīng)構(gòu)建的通用電化學生物傳感器，其各項性能：可高靈敏地檢測microRNA-21；檢測線性范圍為0.5-200

5、0 pM；最低檢測限為56 fM；特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性良好。
　　3.基于點擊化學介導的EATR和MFC60雙重放大策略構(gòu)建的電化學生物傳感器，其各項性能：通過雙重放大策略，本方法能超靈敏地檢測microRNA-141；檢測的線性范圍為0.1 pM到100 nM；最低檢測限為7.78 fM；擁有良好的特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性。
　　結(jié)論：
　　本研究分別應(yīng)用等溫目標循環(huán)反應(yīng)耦合DNA信號轉(zhuǎn)導和點擊化學介導的酶輔助目標循

6、環(huán)結(jié)合多功能化碳納米粒子構(gòu)建用于microRNAs檢測的電化學生物傳感器。兩種傳感器分別應(yīng)用于miRNA-21的檢測和miRNA-141的檢測。在不同的信號放大技術(shù)下，均展現(xiàn)出對microRNAs的高靈敏分析性能。同時，運用多種技術(shù)對合成的納米材料和制備的傳感器進行表征，結(jié)果表明納米材料的成功合成和傳感器的成功制備。值得注意的是，兩種傳感器平臺都可以通過改變捕獲探針的相應(yīng)序列，實現(xiàn)對其它核酸的檢測；基于點擊化學構(gòu)建的傳感器還可以用于對銅