基于稀土金屬有機(jī)框架的DNA傳感器構(gòu)建及其分析應(yīng)用.pdf

1、特定序列的DNA對(duì)不同的被檢測(cè)目標(biāo)物如互補(bǔ)DNA、金屬離子以及蛋白質(zhì)等具有特異性結(jié)合能力。同時(shí)，由于DNA易于合成、易于被修飾，具有良好穩(wěn)定性且單鏈DNA結(jié)構(gòu)具有可預(yù)知性等優(yōu)點(diǎn)，因此，DNA是一種性能優(yōu)異的識(shí)別元件，可應(yīng)用于生物傳感器當(dāng)中進(jìn)行目標(biāo)物的分析。此外，稀土有機(jī)框架具有獨(dú)特的光學(xué)性能，且稀土金屬有機(jī)框架的合成方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高以及熱穩(wěn)定性好，在生物傳感領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本論文結(jié)合稀土金屬有機(jī)框架和DNA的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建基于稀土金

2、屬有機(jī)框架的DNA傳感器，并將其應(yīng)用于目標(biāo)物質(zhì)的分析與檢測(cè)。本論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　1.基于發(fā)光稀土金屬有機(jī)框架的DNA傳感器構(gòu)建及DNA比色分析
　　本工作是在單鏈 DNA（ssDNA）的末端標(biāo)記6-羧基熒光素（FAM），從而得到了發(fā)射綠色熒光信號(hào)的FAM-DNA探針。并以稀土銪離子（Eu3+）為金屬節(jié)點(diǎn)，以均苯三甲酸（BTC）為配體，合成出發(fā)紅色熒光的稀土金屬有機(jī)框架（Eu/BTC）。由于BTC的結(jié)構(gòu)富含π鍵，從

3、而提供了共軛的π電子體系，并且金屬離子具有固有的熒光猝滅能力，使得Eu/BTC能夠合理的吸附ssDNA，并導(dǎo)致FAM熒光猝滅。然而，引入互補(bǔ)目標(biāo)DNA（tDNA）后，形成雙鏈DNA（dsDNA）,并從Eu/BTC的表面脫附下來，導(dǎo)致FAM熒光恢復(fù)。同時(shí)，在FAM-DNA探針和Eu/BTC相互作用的過程中（吸附和脫附），Eu/BTC紅色熒光仍保持不變。因此，設(shè)計(jì)出一種檢測(cè)DNA的比色傳感器。該傳感器在520 nm的熒光強(qiáng)度和tDNA濃度在

4、0.5–40 nM之間有一個(gè)良好的線性關(guān)系，檢出限為0.09 nM，且可用于血清樣品中檢測(cè)DNA。
　　2.基于多價(jià)態(tài)鈰金屬有機(jī)框架的DNA傳感器構(gòu)建及汞離子比色分析
　　本工作是以稀土離子（Ce3+）為金屬節(jié)點(diǎn)，以均苯三甲酸（BTC）為有機(jī)配體，合成稀土金屬有機(jī)框架（Ce/BTC）。然后，用 NaOH-H2O2混合溶液部分氧化Ce/BTC成為多價(jià)態(tài)鈰金屬有機(jī)框架（MVCM）。MVCM具有類似氧化酶催化活性。所以，當(dāng)MVCM

5、加入無色TMB溶液中，能使TMB溶液變藍(lán)。當(dāng)加入富含胸腺嘧啶（T）堿基的單鏈 DNA（T-DNA）時(shí)，由于 T-DNA能吸附在 MVCM表面，從而使MVCM的催化活性受到抑制，TMB藍(lán)色溶液顏色變淺，且吸光度降低。然而，目標(biāo)物 Hg2+存在時(shí)，由于 Hg2+會(huì)和 T-T堿基對(duì)發(fā)生錯(cuò)配，形成T-Hg2+-T復(fù)合物，使得T-DNA從MVCM的表面脫附下來，MVCM的催化活性恢復(fù)，TMB溶液的顏色變藍(lán)，且吸光度增強(qiáng)。因此，設(shè)計(jì)出了一種基于多價(jià)

6、態(tài)鈰金屬有機(jī)框架的DNA傳感器比色分析Hg2+。該傳感器在655 nm的吸光強(qiáng)度和Hg2+濃度在0.2–6μM之間有一個(gè)良好的線性關(guān)系，檢出限為28 nM，且可用于自來水樣品中檢測(cè)Hg2+。
　　3.基于多價(jià)態(tài)鈰金屬有機(jī)框架的 DNA傳感器檢測(cè)堿性磷酸酶及邏輯門的構(gòu)建
　　本工作是在單鏈DNA（ssDNA）的末端標(biāo)記6-羧基熒光素（FAM），從而得到了發(fā)射綠色熒光信號(hào)的FAM-DNA探針。并選用上一章所述的MVCM作為FAM

7、-DNA的猝滅劑。當(dāng)加入焦磷酸（PPi）后，由于PPi與MVCM結(jié)合能力比FAM-DNA結(jié)合MVCM能力強(qiáng)，使得FAM-DNA從MVCM的表面脫附下來，F(xiàn)AM熒光得到恢復(fù)。然而，當(dāng)堿性磷酸酶（ALP）存在時(shí)，ALP水解PPi成正磷酸鹽（Pi）。由于Pi與MVCM結(jié)合能力很弱，使得FAM-DNA不能從MVCM表面脫附，導(dǎo)致FAM熒光再次猝滅。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)一種基于MVCM的DNA傳感器檢測(cè)ALP。該傳感器在520 nm的熒光強(qiáng)度和ALP濃