功能核酸探針在可視化檢測中的應(yīng)用.pdf

1、功能核酸(Functional Nucleic Acid, FNA)是指一類具有化學(xué)活性的核酸分子。上世紀(jì)，隨著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的揭示，DNA化學(xué)合成的成熟，以及隨后DNA體外篩選技術(shù)的發(fā)展，DNA分子不再僅僅作為具有儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息功能的生物分子被生物學(xué)家解讀；DNA的化學(xué)屬性也被開發(fā)出來，化學(xué)家將DNA作為功能核酸分子應(yīng)用到分子識(shí)別，納米材料自組裝、仿生材料等諸多化學(xué)領(lǐng)域。功能核酸主要有兩類，核酸適體(aptamer)和脫氧核酶(

2、DNAzyme)，這兩類DNA分子都由體外篩選技術(shù)獲得。近年來，分析工作者更是利用核酸分子的識(shí)別功能，發(fā)展了多種基于核酸分子的生物傳感器。這些傳感器通過可視化檢測、電化學(xué)、熒光成像等諸多手段表征實(shí)現(xiàn)了從小分子、金屬離子、蛋白、核酸等多種分子的高選擇靈敏檢測。其中，基于核酸分子生物傳感的可視化檢測由于其成本低廉，操作簡單，響應(yīng)迅速并且不需要昂貴、復(fù)雜的儀器，成為最近研究的熱門和重點(diǎn)。本文基于這些工作，探索和發(fā)展了兩類基于功能核酸分子生物傳

3、感的可視化檢測方法。
　　 (1)發(fā)展了一種新型的DNAzyme水凝膠生物傳感器用于銅離子的可視化檢測。首次將DNAzyme應(yīng)用于水凝膠領(lǐng)域，應(yīng)用DNAzyme為水凝膠的交聯(lián)劑，利用銅離子對(duì)DNAzyme循環(huán)酶割的雪崩效應(yīng)破壞水凝膠的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠體系從凝膠狀態(tài)到溶液狀態(tài)之間的調(diào)控，通過金納米顆粒的擴(kuò)散作用，可在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)銅離子的可視化檢測。檢測限達(dá)到10μM，低于美國環(huán)境總署(EPA)對(duì)飲用水中允許銅離子濃度的限制

4、標(biāo)準(zhǔn)(20μM)，也低于我國國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)1.0mg/L并且具有良好的選擇性，不受其他金屬離子的干擾，這使得該體系在實(shí)際復(fù)雜樣品的測試中存在很大的發(fā)展?jié)撃堋?br>　　 (2)探索了一種基于膠體金層析試紙條的生物樣品快速可視化檢測。跳出原先膠體金層析試紙條在抗原抗體方面應(yīng)用的限制，充分利用DNA作為核酸適體的優(yōu)勢(shì)，首次將變構(gòu)探針(aMB)這一概念應(yīng)用到膠體金層析試紙的檢測中來。變構(gòu)探針是一條包含鏈霉親和素(streptavidin

5、)核酸適體序列以及目標(biāo)物響應(yīng)序列的分子信標(biāo)，這種信標(biāo)只有在目標(biāo)DNA存在時(shí)，變構(gòu)探針的構(gòu)象發(fā)生改變，才能和streptavidin結(jié)合；當(dāng)沒有目標(biāo)物存在時(shí)，由于分子信標(biāo)對(duì)streptavidin核酸適體序列的封閉，不能與streptavidin結(jié)合。借用層析試紙條的方法，將streptavidin作為層析試紙測試線上的載體，將膠體金上修飾變構(gòu)探針，利用變構(gòu)探針和streptavidin結(jié)合與否來驗(yàn)證目標(biāo)物的存在與否。從而拓展了膠體金層析