基于銅納米顆粒和分子信標(biāo)的新型熒光生物傳感器的研究.pdf

1、生物傳感技術(shù)是一種近年來不斷發(fā)展的且涵蓋多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的新型分析技術(shù)。由于生物傳感器具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如:靈敏度高、選擇性好、分析時(shí)間短、成本低、在復(fù)雜生物體系中可在線連續(xù)監(jiān)測(cè)等，目前，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、食品安全、反恐等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在不同環(huán)境下，對(duì)不同生物分子定性和定量檢測(cè)的要求也越來越高?；诠δ芎怂岷图{米材料的生物傳感器的提出和發(fā)展為生化分析提供了新的設(shè)計(jì)思路和平臺(tái)，并使傳感器的性能，如:靈敏度、

2、選擇性等方面，有了很大的提高?；谝陨峡紤]，本文從提高傳感器性能的角度出發(fā)，結(jié)合雙鏈DNA-銅納米顆粒和分子信標(biāo)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了幾種新型熒光生物傳感器。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)基于雙鏈DNA-銅納米顆粒的生物傳感器的研究。以雙鏈DNA為模版制備的銅納米顆粒具有制備過程簡(jiǎn)單、水溶性好、毒性低、生物相容性好等特點(diǎn)。將雙鏈DNA-銅納米顆粒應(yīng)用到熒光生物傳感器的構(gòu)建中，往往能提升其性能。因此，在第2章以雙鏈DNA-銅納米顆粒為信號(hào)報(bào)告

3、基團(tuán)，構(gòu)建了一種非標(biāo)記、高靈敏的檢測(cè)核酸酶的生物傳感器。雙鏈DNA是形成發(fā)光的銅納米顆粒的有效模版，而單鏈DNA卻不能促使它的形成。由此產(chǎn)生的熒光信號(hào)的差別可以被有效地應(yīng)用到核酸酶的活性檢測(cè)中。在實(shí)驗(yàn)中，我們以S1核酸酶為目標(biāo)物。S1核酸酶是一種高度單鏈特異的核酸內(nèi)切酶，當(dāng)S1核酸酶存在時(shí)，單鏈DNA會(huì)被酶催化降解成單核苷酸或是寡核苷酸，從而有效地抑制了雙鏈DNA-銅納米顆粒的形成，使得傳感系統(tǒng)的熒光強(qiáng)度明顯降低。在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，傳

4、感器對(duì)S1核酸酶的檢測(cè)下限達(dá)到0.3 U/mL。在第3章提出并證明了一種以雙鏈DNA-銅納米顆粒為熒光探針的新型、簡(jiǎn)易的生物傳感器用于檢測(cè)L-組氨酸。通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)L-組氨酸存在時(shí)，雙鏈DNA-銅納米顆粒的熒光強(qiáng)度明顯降低。我們推測(cè)此現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于Cu2+與L-組氨酸能形成絡(luò)合物，而Cu2+的濃度是影響雙鏈DNA-銅納米顆粒熒光探針的重要因素，因此，L-組氨酸能猝滅雙鏈DNA-銅納米顆粒的熒光。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，

5、傳感器展示出令人滿意的檢測(cè)下限5μM，同時(shí)，該傳感器也可用于檢測(cè)復(fù)雜生物體系中的目標(biāo)分子。
　　 (2)基于分子信標(biāo)的生物傳感器的研究。在第4章提出了一種基于芬頓反應(yīng)誘導(dǎo)分子信標(biāo)裂解策略的熒光增強(qiáng)型生物傳感器。該傳感器可用于葡萄糖、膽堿等多種生物分子的檢測(cè)。我們首先以葡萄糖為目標(biāo)物，實(shí)驗(yàn)原理為:在葡萄糖氧化酶的催化下，葡萄糖與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并生成葡萄糖酸和H2O2。通過芬頓反應(yīng)，即H2O2與Fe2+之間的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自

6、由基。原位產(chǎn)生的羥基自由基能破壞分子信標(biāo)的結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)其裂解。隨著分子信標(biāo)熒光基團(tuán)和猝滅基團(tuán)的完全分離，傳感系統(tǒng)的熒光強(qiáng)度會(huì)顯著增加。該傳感器以分子信標(biāo)作為識(shí)別基團(tuán)和信號(hào)基團(tuán)，能夠有效地降低背景，從而增強(qiáng)其對(duì)目標(biāo)物響應(yīng)的靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器特異性高，這也使得其能用于檢測(cè)復(fù)雜體系中的目標(biāo)生物分子。隨后，我們進(jìn)一步考察了所提出的傳感方法的通用性，我們用膽堿氧化酶替代傳感系統(tǒng)中的葡萄糖氧化酶，并進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感方法對(duì)膽堿