基于DNA納米技術(shù)和碳納米粒子檢測microRNAs的電化學(xué)生物傳感方法研究.pdf

1、目的：
　　微小RANs（microRNAs）在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著十分重要的角色，已經(jīng)被公認(rèn)是一種具有潛在價值的非侵襲性生物標(biāo)志物。研究表明，microRNAs的含量在乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌以及多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者中呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。因此，對microRNAs的早期、快速、靈敏和特異地檢測，成為臨床和科研工作者亟需解決的難題。本研究利用DNA納米技術(shù)和碳納米粒子制備電化學(xué)生物傳感器對microRNAs進(jìn)行檢測，旨在為臨

2、床醫(yī)生對腫瘤的早期篩查和診斷提供重要依據(jù)。
　　方法：
　　1.電化學(xué)生物傳感器的制備：基于等溫目標(biāo)循環(huán)放大和DNA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)觸發(fā)反應(yīng)構(gòu)建高靈敏的通用電化學(xué)生物傳感器；基于點擊化學(xué)介導(dǎo)的酶輔助目標(biāo)循環(huán)（EATR）和多功能化碳納米粒子（MFC60）雙放大策略構(gòu)建超靈敏的電化學(xué)生物傳感器。運用實時熒光技術(shù)、瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）和電化學(xué)技術(shù)等方法對傳感器

3、的每一步修飾和納米材料的合成進(jìn)行驗證和表征。
　　2.MFC60的合成：用溶劑交換法制備富勒烯（C60）的水溶液；利用超分子化學(xué)合成同時具有氨基（-NH2）和巰基（-SH）修飾的MFC60。
　　3.電化學(xué)生物傳感器的可行性驗證及實驗條件的優(yōu)化：用電化學(xué)方法驗證傳感器的可行性；優(yōu)化捕獲探針的序列、捕獲探針的固定時間、核酸鏈的反應(yīng)比例、疊氮鏈和炔氫鏈的序列等實驗條件。
　　4.傳感器分析性能的評價及樣本的檢測：合理評價兩

4、種傳感器的分析性能，如線性范圍、最低檢測限、特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性等；將待測樣本中目標(biāo)物的信號轉(zhuǎn)化為可以檢測的電化學(xué)信號進(jìn)行分析。
　　結(jié)果：
　　1.用多種方法對制備的兩種電化學(xué)生物傳感器和碳納米材料進(jìn)行表征和驗證，結(jié)果表明傳感器的制備和材料的合成均是成功的。
　　2.基于等溫目標(biāo)循環(huán)放大和DNA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)觸發(fā)反應(yīng)構(gòu)建的通用電化學(xué)生物傳感器，其各項性能：可高靈敏地檢測microRNA-21；檢測線性范圍為0.5-200

5、0 pM；最低檢測限為56 fM；特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性良好。
　　3.基于點擊化學(xué)介導(dǎo)的EATR和MFC60雙重放大策略構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器，其各項性能：通過雙重放大策略，本方法能超靈敏地檢測microRNA-141；檢測的線性范圍為0.1 pM到100 nM；最低檢測限為7.78 fM；擁有良好的特異性、重復(fù)性和穩(wěn)定性。
　　結(jié)論：
　　本研究分別應(yīng)用等溫目標(biāo)循環(huán)反應(yīng)耦合DNA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和點擊化學(xué)介導(dǎo)的酶輔助目標(biāo)循

6、環(huán)結(jié)合多功能化碳納米粒子構(gòu)建用于microRNAs檢測的電化學(xué)生物傳感器。兩種傳感器分別應(yīng)用于miRNA-21的檢測和miRNA-141的檢測。在不同的信號放大技術(shù)下，均展現(xiàn)出對microRNAs的高靈敏分析性能。同時，運用多種技術(shù)對合成的納米材料和制備的傳感器進(jìn)行表征，結(jié)果表明納米材料的成功合成和傳感器的成功制備。值得注意的是，兩種傳感器平臺都可以通過改變捕獲探針的相應(yīng)序列，實現(xiàn)對其它核酸的檢測；基于點擊化學(xué)構(gòu)建的傳感器還可以用于對銅