基于納米材料的光學(xué)傳感新方法用于生物素和MNase酶檢測(cè).pdf

1、隨著生命科學(xué)的深入研究與發(fā)展，快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢測(cè)與分析在許多生物學(xué)過(guò)程中扮演著重要角色的各類(lèi)生物小分子和酶類(lèi)的生物學(xué)信息對(duì)生物醫(yī)藥、臨床治療和診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究都有著重要的意義。納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等獨(dú)特的性能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物傳感分析中，并且大大的推動(dòng)了生物傳感分析技術(shù)的發(fā)展。因此，本論文的研究工作針對(duì)生物小分子與核酸酶分析檢測(cè)中的焦點(diǎn)問(wèn)題，結(jié)合具備特殊性能的

2、納米材料作為傳感分析的載體和信號(hào)指示劑，利用傳統(tǒng)的分析檢測(cè)手段，構(gòu)建了幾種簡(jiǎn)單、非標(biāo)記的光學(xué)生物傳感新方法用于生物素和微球菌核酶的分析檢測(cè)。具體的研究?jī)?nèi)容如下:
　　第2章，基于鏈霉親和素磁珠與熒光染料SYBR GreenⅠ(SG)輔助信號(hào)放大技術(shù)，提出了一種簡(jiǎn)單、非標(biāo)記的熒光生物傳感方法用于生物素的檢測(cè)。當(dāng)不存在目標(biāo)物生物素時(shí)，生物素化的雙鏈DNA結(jié)合到鏈霉親和素磁珠表面，在嵌入SG熒光染料后可以檢測(cè)到顯著增強(qiáng)的熒光信號(hào);而當(dāng)存

3、在游離的目標(biāo)物生物素時(shí)，鏈霉親和素磁珠表面的結(jié)合位點(diǎn)被游離的目標(biāo)物生物素占據(jù)，此時(shí)生物素化的雙鏈DNA結(jié)合的數(shù)量減少，在加入SG后檢測(cè)到熒光信號(hào)顯著降低。在最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，該傳感體系的熒光響應(yīng)信號(hào)與生物素濃度在4-24ngmL-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，根據(jù)線性方程計(jì)算出該方法的檢測(cè)限為1.19ngmL-1。
　　第3章，在第2章工作的基礎(chǔ)上我們發(fā)展了一種基于DNAzyme和G-四聯(lián)體串聯(lián)信號(hào)放大的比色生物傳感器用于生物素的

4、檢測(cè)。當(dāng)不存在目標(biāo)物生物素時(shí)，生物素化的DNAzyme片段可以結(jié)合到鏈霉親和素磁珠的表面;在加入發(fā)夾探針時(shí)，通過(guò)DNAzyme對(duì)發(fā)夾結(jié)構(gòu)的催化作用釋放出自由的G-四聯(lián)體，當(dāng)加入血紅素(Hemin)時(shí)可以形成具有類(lèi)似辣根過(guò)氧化物酶催化活性的四聯(lián)體結(jié)構(gòu)，催化ABTS變色。當(dāng)存在生物素時(shí)，鏈霉親和素磁珠表面的結(jié)合位點(diǎn)被游離的目標(biāo)物生物素占據(jù)，此時(shí)生物素化的DNAzyme片段在磁珠表面的結(jié)合量大大降低;后續(xù)的ABTS變色作用顯著降低。因此，根據(jù)

5、溶液顏色和紫外吸收信號(hào)的變化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物素快速、靈敏、可視化的檢測(cè)。
　　第4章，利用一條單鏈DNA探針作為微球菌核酶(MNase)分解的底物和銀納米團(tuán)簇形成的模板，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單、靈敏、低成本和無(wú)需標(biāo)記的熒光傳感方法用于微球菌核酶活性的分析。當(dāng)存在MNase時(shí)，單鏈DNA探針將成為MNase酶活性反應(yīng)的底物被降解，因缺乏DNA模板而抑制了銀納米團(tuán)簇的形成，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度降低。當(dāng)不存在MNase時(shí)，溶液中存在完整的DNA模板

6、，能夠形成銀納米團(tuán)簇，熒光信號(hào)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。因此，根據(jù)熒光信號(hào)強(qiáng)度的變化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微球菌核酶靈敏、簡(jiǎn)單、高通量和非標(biāo)記的檢測(cè)。在最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，熒光信號(hào)強(qiáng)度與微球菌核酶濃度在0-2×10-4UmL-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性相關(guān)性，根據(jù)三倍空白標(biāo)準(zhǔn)偏差方法可以計(jì)算出該方法的檢測(cè)限為8×10-6UmL-1。該傳感原理具有靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)單、成本低和無(wú)需標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)，并且不需要對(duì)寡核苷酸探針進(jìn)一步修飾和復(fù)雜的設(shè)計(jì)。另外，該方法還有