用于ATP檢測的核酸適配體結構開關電化學傳感器研究.pdf

1、核酸適配體結構開關電化學傳感器是一類以固定于電極表面、末端修飾電信號分子的核酸適配體作為識別探針的生物傳感器。該類傳感器具有選擇性好、簡便、可以實現(xiàn)一步檢測等優(yōu)點，在食品質量與安全檢測中具有重要的意義和廣泛的應用前景，是食品分析研究領域的一個前沿和重點發(fā)展方向。本論文的研究工作針對傳統(tǒng)置換型核酸適配體結構開關電化學傳感器存在的工作溫度高、響應時間長的不足，以食品分析中常見的檢測對象三磷酸腺苷二鈉鹽（Adenosine-5′-tripho

2、sphate disodium salt,ATP）為模型，探索雙鏈核酸適配體探針的結構變化對傳感器檢測性能的影響規(guī)律，并以此為基礎提出了兩種雙鏈核酸適配體探針結構設計的新思路，用于發(fā)展常溫檢測、響應速度快的核酸適配體結構開關電化學傳感器。論文的主要研究結果如下：
　　第一個研究工作詳細研究了雙鏈核酸適配體探針的結構變量（雙鏈的互補長度和互補位置）對置換型核酸適配體結構開關電化學傳感器檢測性能的影響規(guī)律。研究結果表明，隨著雙鏈核酸適

3、配體探針互補長度的增加（9、10到11個堿基對），傳感界面的背景抑制增強，對ATP的響應信號增加。然而，互補鏈的長度增加，傳感器的響應時間也延長；并且當互補鏈的長度增加到18個堿基對時，由于雙鏈結構的結合強度太高、核酸適配體鏈的大部分堿基序列被互補鏈阻擋，傳感器對目標分子ATP沒有信號響應。研究同時發(fā)現(xiàn)，置換型核酸適配體結構開關電化學傳感器的響應信號強烈依賴于雙鏈核酸適配體探針中互補鏈的位置，互補鏈位置靠近電極表面或電信號分子標記的末端

4、時，傳感界面的背景抑制和信號響應比互補位置處于中間位置時明顯增強。以上述研究結果為基礎，實驗設計了一種互補長度為10個堿基對的雙鏈核酸適配體探針，該探針制備的傳感器可在常溫下工作、響應速度快、同時具有較高的靈敏度。
　　以第一個研究工作的結果為基礎，第二個研究工作提出了一種錯配雙鏈核酸適配體探針的設計思路。根據(jù)第一個研究工作的結果，雙鏈核酸適配體探針的互補長度越長，修飾電極的背景抑制越高，越利于提高傳感器的信號靈敏度。然而對于完全

5、互補的雙鏈核酸適配體探針而言，互補長度越長其穩(wěn)定性越高，此時目標分子ATP無法置換核酸適配體鏈的互補鏈而在傳感界面產生信號響應。為了獲得同時具有高背景抑制和強ATP結合能力的雙鏈核酸適配體探針，本研究工作提出在長雙鏈核酸適配體探針（互補長度為18個堿基對）鏈中引入錯配堿基降低雙鏈的結合強度，一方面可增強核酸適配體鏈和ATP的結合能力，同時由于雙鏈長度較長而使得修飾電極具有較低的背景信號。通過改變核酸適配體雙鏈中錯配堿基的數(shù)目，成功獲得了