基于DNA探針與納米材料的熒光生物傳感新方法研究.pdf

1、對生物小分子、重金屬離子等的快速準(zhǔn)確檢測一直以來都是分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域關(guān)注的熱點。如何實時、動態(tài)、快速、準(zhǔn)確得到這些物質(zhì)的信息，成為了分析化學(xué)科研工作者面臨的重大的挑戰(zhàn)。生物傳感技術(shù)作為分析化學(xué)學(xué)科中的一種前沿的新型分析技術(shù)，具有良靈敏度高、專一性好、準(zhǔn)確度高、成本低廉、分析速度快以及易于自動化監(jiān)測等優(yōu)點，廣泛的應(yīng)用于生命科學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，食品等領(lǐng)域。本研究論文綜合文獻報道，運用DNA探針與納米材料，致力于簡化實驗操作、提高

2、物質(zhì)檢測靈敏度以及便于攜帶等方面，發(fā)展了一系列分別以重金屬離子、小分子和酶活性為檢測對象的高靈敏性高選擇性的生物傳感技術(shù)，并通過對實際樣品的分析，初步驗證了這些技術(shù)的可行性和準(zhǔn)確性。主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)構(gòu)建一種簡單的、無標(biāo)記的、便攜帶的硝酸纖維素膜生物傳感器熒光分析方法靈敏檢測Pb2+。利用戊二醛修飾硝酸纖維素膜表面，使其能結(jié)合鏈和親霉素，從而通過鏈霉親和素與生物素特異性結(jié)合將被生物素標(biāo)記的DNA探針固定在膜表面上。當(dāng)環(huán)

3、境中有K+存在時生物素標(biāo)記的DNA探針能選擇性的的結(jié)合N-甲基卟啉二丙酸(NMM)，與之折疊形成一個發(fā)出強烈熒光信號的G-四鏈體結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)境中存在Pb2+時，Pb2+可以與DNA探針形成一個更加緊密的G-四鏈體結(jié)構(gòu)，釋放K+與NMM，從而熒光大大降低。該硝酸纖維素膜生物傳感器選擇性與靈敏度較好，檢測限為50nM。（第2章）
　　(2)發(fā)展一種高靈敏的檢測方法，對凝血酶和ATP小分子進行快速準(zhǔn)確的檢測。該方法基于核酸適配體探針自組裝

4、在二硫化鉬納米片的表層上形成穩(wěn)定的適配體-二硫化鋁納米片結(jié)構(gòu)的生物傳感器，其中適配體被熒光素修飾且其依舊保持核酸適配體高的特異性和親和力。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)可以作為一種用于檢測ATP和凝血酶的平臺。當(dāng)靶物質(zhì)不存在時，熒光探針與二硫化鉬發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，熒光被顯著淬滅。當(dāng)靶物質(zhì)存在的情況下，靶物質(zhì)與核酸適配體結(jié)合具有高的特異性和親和力，誘導(dǎo)核酸適配體其形成更加剛性的分子結(jié)構(gòu)，這種剛性結(jié)構(gòu)的形成減弱了核酸適配體與二硫化鉬的之間的范德華力作用，

5、使得核酸適配體及其熒光不能被二硫化鉬有效的吸附與淬滅，使適配體探針與靶物質(zhì)結(jié)合脫離二硫化鉬納米片的表面，熒光恢復(fù)。該方法設(shè)計簡單、操作簡便、靈敏度高、選擇性好，也可以通過靈活的使用不同的核酸適配體和DNA修飾上不同的熒光基團應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域多組分物質(zhì)的同時檢測。（第3章）
　　(3)本章基于二硫化鎢對單雙鏈DNA結(jié)合力大小的差別和對熒光染料的有效淬滅性質(zhì)，與lambda核酸外切酶聯(lián)用，發(fā)展了一種用于T4多聚核苷酸激酶(T4Pol

6、ynueleotideKinase，T4PNK)檢測和抑制劑定量表征的新型熒光方法。由于二硫化鎢與雙鏈DNA的結(jié)合力較弱不能有效淬滅染色雙鏈產(chǎn)物的熒光，因此得到較強的熒光信號。以被FAM標(biāo)記的雙鏈DNA作為T4PNK的底物，當(dāng)與T4PNK作用之后，雙鏈DNA模板將被磷酸化，導(dǎo)致雙鏈DNA立即被環(huán)境中的lambda核酸外切酶降解，產(chǎn)生得到的單鏈DNA被二硫化鎢強烈吸附同時淬滅其熒光。二硫化鎢的超強熒光淬滅能力也為該方法提供了有較寬的線性范