基于納米復合材料及生物放大技術構建的電化學microRNA傳感器的研究.pdf

1、電化學microRNA傳感器是將核酸分子堿基互補配對技術和電化學分析方法結(jié)合而發(fā)展起來的一種靈敏度高、選擇性好、響應快速、操作簡單的新型生物傳感器。MicroRNA是人類癌癥疾病標志物，為了對其進行高靈敏檢測以達到對癌癥的早期診斷，新型納米材料、生物及化學等多種放大技術被廣泛應用于microRNA傳感器的構建中。本文主要圍繞敏感界面的構建、酶催化的應用、多功能復合納米材料的制備、目標鏈循環(huán)的實現(xiàn)以及新型信號放大方法的實施等方面來構建電化

2、學microRNA傳感器。具體的研究內(nèi)容如下:
　　1.基于納米鈀作為固載基質(zhì)的生物傳感器用于microRNA檢測的研究
　　基于nation、硫堇(thi)、鈀納米粒子(PdNPs)的層層自組裝，本研究成功構建了一個新型生物傳感器用于mieroRNA-155的檢測。PdNPs的引入可謂“一物兩用”，其不僅可以通過與捕獲探針上的巰基結(jié)合，共價吸附捕獲探針——起到連接作用;還對檢測液中的過氧化氫有催化作用，有效提高電子傳遞速率

3、——起到信號放大的作用。具體的電極制備過程如下:首先憑借nation良好的成膜性，將其滴涂在電極表面形成一層致密的膜。由于nation帶負電，可通過靜電吸附作用將帶正電的電子媒介體thi吸附到電極表面。接著，thi所帶氨基基團與PdNPs結(jié)合，繼而通過PdNPs固載捕獲探針。本實驗中，對既作為固載基質(zhì)又作為信號增強劑的PdNPs進行了表征，并對傳感器響應性能進行了研究。結(jié)果表明該方法可行，線性范圍為5.6～5.6×105 pmol· L

4、-1，檢測限達1.87 pmol·L-1，具有靈敏度高，檢測限低等優(yōu)點。
　　2.基于雙重信號放大的無酵型電化學microRNA傳感器的研究
　　本研究將催化發(fā)夾型組裝循環(huán)反應(CHA)和雜交鏈式反應(HCR)兩種新型信號放大方法結(jié)合，構建了一個無酶型電化學microRNA傳感器。CHA反應實現(xiàn)了目標鏈循環(huán)，打破了目標microRNA和捕獲探針1∶1結(jié)合的局限，經(jīng)過目標鏈不斷的重復利用，達到信號放大的效果。值得一提的是，本實

5、驗通過鏈置換反應實現(xiàn)了目標鏈循環(huán)，無需核酸酶的輔助，可簡化實驗操作過程，摒棄酶易失活的缺點。HCR反應實現(xiàn)了DNA鏈的擴增，將大量電子媒介體嵌入擴增后的DNA的磷酸骨架中，信號可獲得極大地增強。另外，電極基底采用石墨烯-納米金復合材料，該復合物具有良好的導電性和生物相容性，并利用其大的活性表面提高捕獲探針的固載量。以此構建的microRNA傳感器擁有良好的基底和雙重信號放大方法，檢測靈敏度大大提高，檢測限達3.3 fmol·L-1。

6、r>　　3.基于目標物循環(huán)和逐級催化放大的電化學mieroRNA傳感器的研究
　　本研究中將目標鏈循環(huán)放大和（仿）雙酶(細胞色素C(Cytc)和乙醇氧化酶(AOx))逐級催化放大技術結(jié)合，構建了一個高靈敏度的電化學microRNA傳感器。（仿）雙酶逐級催化放大是將兩種特定的酶結(jié)合，其中一個酶的催化產(chǎn)物正好是另一個酶的催化底物。本研究中，合成了多孔二氧化鈦和鉑納米復合物(p-TiO2-PtNPs)，可用于固載更多的DNA探針1和Cy

7、t c。而另一個酶AOx修飾在輔助探針上，通過堿基互補配對原則修飾到電極表面。至此，當檢測液中存在催化底物乙醇時，AOx首先催化乙醇產(chǎn)生過氧化氫，生成的過氧化氫可被Cytc和PtNPs進一步催化，從而極大地增強電化學響應信號，提高檢測靈敏度。另外，基于CHA反應的目標鏈循環(huán)不需要剪切酶的加入，簡化了實驗操作的同時提高了效率。實驗結(jié)果表明，復合納米材料和生物放大技術的結(jié)合實現(xiàn)了對于microRNA的高靈敏度檢測，檢測限達0.35fmol·