基于脫氧核酶的新型重金屬離子熒光探針的研究.pdf

1、隨著生命科學(xué)的發(fā)展，監(jiān)控和檢測(cè)離子、分子、核酸等生物分子在體內(nèi)的分布對(duì)于了解發(fā)病機(jī)制和疾病早期診斷都有著非常重要的意義。熒光生物傳感器因其靈敏度高、選擇性好、成本低廉、操作簡(jiǎn)單、對(duì)活細(xì)胞的損傷小以及能實(shí)現(xiàn)時(shí)空分辨成像等優(yōu)勢(shì)，在生物分析等領(lǐng)域已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
　　脫氧核糖核酸(DNA)的功能已經(jīng)從單純的遺傳信息載體發(fā)展成為具有特殊功能的功能核酸。功能核酸主要包括兩種:一種是核酸適配體(Aptamers)，能夠像抗體一樣特異

2、性識(shí)別目標(biāo)物，如離子、分子、蛋白、藥物甚至整個(gè)細(xì)胞;另一種是脫氧核酶(DNAzyme)，是一類具有類似蛋白酶催化活性并且需要特異性依賴輔助因子才能發(fā)揮其催化作用的核酸分子。功能核酸具有選擇性好、穩(wěn)定性高、結(jié)合力強(qiáng)、生物相容性好、靶標(biāo)范圍廣、可以快速合成和易于修飾等優(yōu)點(diǎn)，作為分子識(shí)別單元可以用于構(gòu)建適用于復(fù)雜生物樣品的熒光傳感器。此外，納米材料（量子點(diǎn)、金納米顆粒，金屬納米簇等）和L-DNA研究的進(jìn)展也為科研工作者提供了新的思路。

3、　　基于以上考慮，綜合文獻(xiàn)內(nèi)容，本論文將DNAzyme、納米材料以及L-DNA等與熒光檢測(cè)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)了一系列基于核酸的熒光傳感器用于生物小分子（金屬離子、氨基酸）的檢測(cè)。具體內(nèi)容如下:
　　(1)在第2章中，我們利用G四鏈體與GR-5 DNAzyme構(gòu)建了一種非標(biāo)記的熒光傳感器。在底物鏈的設(shè)計(jì)中，引入一段富G序列，用以增強(qiáng)ZnPPIX的熒光強(qiáng)度并以此作為信號(hào)報(bào)告基團(tuán)。當(dāng)加入目標(biāo)物鉛離子時(shí)，DNAzyme的催化活性被激活，酶底物鏈

4、被切割成兩段，使富G序列從底物鏈中釋放出來(lái)用于增強(qiáng)ZnPPIX的熒光信號(hào)。同時(shí)釋放的還有DNAzyme鏈，該酶鏈繼續(xù)與底物鏈雜交并誘導(dǎo)新一輪的酶切反應(yīng)，如此循環(huán)，體系中會(huì)形成更多G四鏈體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛離子的放大檢測(cè)。
　　(2)在第3章中，我們利用催化分子信標(biāo)對(duì)輔助因子的特異性識(shí)別和銀納米簇與富G序列靠近能夠產(chǎn)生熒光增強(qiáng)的特性構(gòu)建了一種非標(biāo)記的通用型熒光傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同輔助因子（鉛離子和L-組氨酸）的高靈敏檢測(cè)。在該探針的

5、設(shè)計(jì)中，催化分子信標(biāo)作為目標(biāo)物分子識(shí)別單元和信號(hào)放大器。當(dāng)目標(biāo)物存在時(shí)，酶切反應(yīng)得以進(jìn)行，釋放出底物鏈中的富G序列，使其靠近AgNCs，從而AgNCs的熒光信號(hào)得到增強(qiáng)。同時(shí)，輔助因子和DNAzyme循環(huán)參與反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉛離子和L-組氨酸的高靈敏檢測(cè)。
　　(3)在第4章中，我們利用手性分子識(shí)別機(jī)制以及特異性的“T-Hg2+-T”和“C-Ag+-C”結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一種基于L-DNA的通用型高靈敏熒光傳感器，并將其用于汞離子和銀離子