基于核酸的生物傳感器在電化學、熒光和電致化學發(fā)光的研究.pdf

1、DNA、RNA以及蛋白質(zhì)的檢測一直備受關(guān)注，在疾病診斷、基因治療、醫(yī)療預防以及環(huán)境監(jiān)測等方面具有重要意義。近幾十年來，核酸在生物傳感器上的應用主要包括2大類，一是檢測DNA/RNA的傳感器，二是利用核酸適配體構(gòu)建的生物傳感器。本論文的研究工作，以核酸為核心，以電化學、熒光和電致化學發(fā)光檢測為手段，設計了分析檢測DNA、microRNA和凝血酶因子的生物傳感器，主要研究內(nèi)容包括:
　　第一章，緒論。介紹了核酸的基本知識，重點闡述了基

2、于核酸的生物傳感器在電化學、熒光和電致化學發(fā)光領域的研究進展，以及酶信號放大的重要意義，闡明了本論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容。
　　第二、三章，設計了兩種非標記的變構(gòu)分子信標(aMB)電化學傳感器來分別檢測呼吸道合胞病毒(RSV)的DNA和microRNAlet7a。這兩種aMB信標自身的發(fā)夾結(jié)構(gòu)封閉了鏈霉親和素(SA)的核酸適配體序列，在結(jié)合目標物序列后打開發(fā)夾結(jié)構(gòu)，激活SA的核酸適配體，用于結(jié)合SA修飾的辣根過氧化物酶(HRP)到

3、電極表面產(chǎn)生電化學催化信號，從而實現(xiàn)對目標物的分析檢測。這種傳感器將核酸適配體應用到核酸傳感器設計中，取代了利用抗原抗體來連接核酸和蛋白質(zhì)的方法。實驗考察了DNA修飾電極在TMB溶液中的氧化還原性質(zhì)，利用循環(huán)伏安法觀測到TMB氧化產(chǎn)物在DNA上的吸附現(xiàn)象。傳感器對目標物顯示出良好的選擇性響應，對RSVDNA和microRNA的檢測限分別為11pmol/L和3.4pmol/L。
　　第四章，外切酶Ⅲ(ExoⅢ)被用來循環(huán)剪切DNA探

4、針以達到信號放大的目的。研究發(fā)現(xiàn)，ExoⅢ不僅能夠酶切dsDNA雙鏈，對ssDNA也有酶切性能，這使得目標物DNA在信號放大的過程中受到酶切作用，導致信號循環(huán)放大效果降低。因此，實驗設計了雙重的ExoⅢ酶切放大法來分析檢測ssDNA，先讓探針P1與目標物DNA結(jié)合后受到ExoⅢ的酶切作用而釋放出一條對ExoⅢ穩(wěn)定的DNA，使其參與第二重的酶切作用，讓酶切放大效果能夠持續(xù)較長的時間，獲得更好的檢測靈敏度。實驗利用PAGE電泳驗證探針的設計

5、方案的可行性，并用熒光標記P2進一步分析tDNA，后續(xù)工作將繼續(xù)完善。這種DNA放大檢測方法實現(xiàn)了一個tDNA讓多個熒光分子發(fā)光的模式，極大降低了分析的檢測限，對于低濃度DNA的直接分析檢測具有重要意義。
　　第五章，設計了檢測凝血酶因子的核酸適配體電致化學發(fā)光(ECL)生物傳感器。核酸適配體的應用大大提高了ECL傳感器的選擇性。在ECL傳感器的設計過程中，ECL染料的固定技術(shù)非常重要，實驗嘗試了多種在電極表面修飾釕硅球的方法:N

6、ation聚合物固定釕硅球的方法，可用于冰毒的分析檢測，其穩(wěn)定性好但缺乏連接核酸的必要條件;殼聚糖修飾到玻碳電極表面作為載體進一步連接釕硅球，雖然觀察到ECL信號，但是殼聚糖的導電性較差，ECL信號靈敏度較低;用對氨基苯甲酸來改性玻碳電極表面，然后共價連接上氨基化的釕硅球，能達到較好的ECL信號，但是信號不穩(wěn)定;利用CV方法直接將氨基化的釕硅球修飾到玻碳電極表面，獲得一個信號大小適中相對穩(wěn)定的ECL信號。最后凝血酶因子的核酸適配體被修飾