用于ATP檢測(cè)的核酸適配體結(jié)構(gòu)開關(guān)電化學(xué)傳感器研究.pdf

1、核酸適配體結(jié)構(gòu)開關(guān)電化學(xué)傳感器是一類以固定于電極表面、末端修飾電信號(hào)分子的核酸適配體作為識(shí)別探針的生物傳感器。該類傳感器具有選擇性好、簡便、可以實(shí)現(xiàn)一步檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在食品質(zhì)量與安全檢測(cè)中具有重要的意義和廣泛的應(yīng)用前景，是食品分析研究領(lǐng)域的一個(gè)前沿和重點(diǎn)發(fā)展方向。本論文的研究工作針對(duì)傳統(tǒng)置換型核酸適配體結(jié)構(gòu)開關(guān)電化學(xué)傳感器存在的工作溫度高、響應(yīng)時(shí)間長的不足，以食品分析中常見的檢測(cè)對(duì)象三磷酸腺苷二鈉鹽（Adenosine-5′-tripho

2、sphate disodium salt,ATP）為模型，探索雙鏈核酸適配體探針的結(jié)構(gòu)變化對(duì)傳感器檢測(cè)性能的影響規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)提出了兩種雙鏈核酸適配體探針結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思路，用于發(fā)展常溫檢測(cè)、響應(yīng)速度快的核酸適配體結(jié)構(gòu)開關(guān)電化學(xué)傳感器。論文的主要研究結(jié)果如下：
　　第一個(gè)研究工作詳細(xì)研究了雙鏈核酸適配體探針的結(jié)構(gòu)變量（雙鏈的互補(bǔ)長度和互補(bǔ)位置）對(duì)置換型核酸適配體結(jié)構(gòu)開關(guān)電化學(xué)傳感器檢測(cè)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，隨著雙鏈核酸適

3、配體探針互補(bǔ)長度的增加（9、10到11個(gè)堿基對(duì)），傳感界面的背景抑制增強(qiáng)，對(duì)ATP的響應(yīng)信號(hào)增加。然而，互補(bǔ)鏈的長度增加，傳感器的響應(yīng)時(shí)間也延長；并且當(dāng)互補(bǔ)鏈的長度增加到18個(gè)堿基對(duì)時(shí)，由于雙鏈結(jié)構(gòu)的結(jié)合強(qiáng)度太高、核酸適配體鏈的大部分堿基序列被互補(bǔ)鏈阻擋，傳感器對(duì)目標(biāo)分子ATP沒有信號(hào)響應(yīng)。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，置換型核酸適配體結(jié)構(gòu)開關(guān)電化學(xué)傳感器的響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)烈依賴于雙鏈核酸適配體探針中互補(bǔ)鏈的位置，互補(bǔ)鏈位置靠近電極表面或電信號(hào)分子標(biāo)記的末端

4、時(shí)，傳感界面的背景抑制和信號(hào)響應(yīng)比互補(bǔ)位置處于中間位置時(shí)明顯增強(qiáng)。以上述研究結(jié)果為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種互補(bǔ)長度為10個(gè)堿基對(duì)的雙鏈核酸適配體探針，該探針制備的傳感器可在常溫下工作、響應(yīng)速度快、同時(shí)具有較高的靈敏度。
　　以第一個(gè)研究工作的結(jié)果為基礎(chǔ)，第二個(gè)研究工作提出了一種錯(cuò)配雙鏈核酸適配體探針的設(shè)計(jì)思路。根據(jù)第一個(gè)研究工作的結(jié)果，雙鏈核酸適配體探針的互補(bǔ)長度越長，修飾電極的背景抑制越高，越利于提高傳感器的信號(hào)靈敏度。然而對(duì)于完全

5、互補(bǔ)的雙鏈核酸適配體探針而言，互補(bǔ)長度越長其穩(wěn)定性越高，此時(shí)目標(biāo)分子ATP無法置換核酸適配體鏈的互補(bǔ)鏈而在傳感界面產(chǎn)生信號(hào)響應(yīng)。為了獲得同時(shí)具有高背景抑制和強(qiáng)ATP結(jié)合能力的雙鏈核酸適配體探針，本研究工作提出在長雙鏈核酸適配體探針（互補(bǔ)長度為18個(gè)堿基對(duì)）鏈中引入錯(cuò)配堿基降低雙鏈的結(jié)合強(qiáng)度，一方面可增強(qiáng)核酸適配體鏈和ATP的結(jié)合能力，同時(shí)由于雙鏈長度較長而使得修飾電極具有較低的背景信號(hào)。通過改變核酸適配體雙鏈中錯(cuò)配堿基的數(shù)目，成功獲得了