基于DNA分子開關(guān)的核酸適體生物傳感器的研究.pdf

1、DNA分子開關(guān)是一種DNA的組裝體，它能在兩個(gè)或多個(gè)狀態(tài)中以可控的方式實(shí)現(xiàn)可逆的切換。能夠引發(fā)其狀態(tài)切換的外部刺激包括光、溫度、壓力、電磁場、化學(xué)環(huán)境的改變等因素。因此，DNA分子開關(guān)對溫度、光致異構(gòu)化、離子環(huán)境、蛋白結(jié)合作出響應(yīng)時(shí)，會(huì)誘發(fā)狀態(tài)切換。核酸適體是一類具有高特異性和親和性的經(jīng)體外篩選得到的寡鏈核苷酸，被視為理想的分子識(shí)別元件，并被廣泛用于生物傳感器。通過兩者的優(yōu)勢結(jié)合，發(fā)展出的新型基于適體的生物傳感器具有更高的靈敏度和更高的

2、特異性，在疾病診斷以及蛋白質(zhì)組學(xué)方面的研究有極大的應(yīng)用價(jià)值。本論文的工作采用電化學(xué)以及表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)作為主要檢測手段，研制了三種基于DNA分子開關(guān)的對蛋白質(zhì)或小分子目標(biāo)物有特異性響應(yīng)的適體生物傳感器。具體的研究工作包括以下幾個(gè)部分:
　　 1.一種基于導(dǎo)電型開關(guān)的三路結(jié)合式溶菌酶適體傳感器
　　 發(fā)展了一種基于適體互補(bǔ)探針(cDNA)由目標(biāo)物結(jié)合誘導(dǎo)的構(gòu)象變化的、具有三路結(jié)合(TWJ)結(jié)構(gòu)的溶菌酶適體傳感器。標(biāo)記有二茂

3、鐵(Fc)的cDNA與溶菌酶適體部分雜交，形成一個(gè)折疊的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中兩個(gè)螺旋同軸堆砌，而第三個(gè)螺旋處于銳角位置。當(dāng)不存在溶菌酶時(shí)，同軸螺旋中的導(dǎo)電通道可進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移(eT)，即標(biāo)記端的Fc能和電極發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。而溶菌酶和適體的結(jié)合會(huì)阻礙eT，導(dǎo)致Fc氧化還原的信號(hào)降低。這種適體傳感器具有一個(gè)顯著的信號(hào)衰減因子，檢測限為0.2 nM，動(dòng)力學(xué)范圍至100 nM。相比于現(xiàn)有的基于電化學(xué)阻抗譜(EIS)的方法，TWJ適體傳感器具有更好的特

4、異性，以及更簡便的再生程序。
　　 2.電極支持脂質(zhì)雙層膜上基于適體檢測ATP
　　 研究提出了一種基于核酸適體的在電極支持脂質(zhì)雙層膜上無標(biāo)記檢測ATP的生物傳感方法。這種電化學(xué)檢測方法的作用機(jī)理是適體結(jié)合所致的變構(gòu)能夠調(diào)制導(dǎo)電通道中的電子轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生可變的電化學(xué)信號(hào)。它具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，而且可以重復(fù)使用。其檢測限估算值為50.1 nM，動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍至3.2μM，檢測范圍覆蓋了生物體細(xì)胞裂解液中ATP的含量0.

5、1～1μM，能夠滿足實(shí)際檢測的需求。隨著納米合成技術(shù)的進(jìn)步，我們希望這種方法能夠運(yùn)用在亞微米級(jí)的電極甚至是納米級(jí)的探針上，以便對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測。
　　 3.一種基于三螺旋開關(guān)的表面增強(qiáng)拉曼適體傳感器。
　　 研究了一種靈敏的利用表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)檢測細(xì)胞色素c的方法，其原理是利用信號(hào)傳導(dǎo)探針(STP)與目標(biāo)物結(jié)合會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化。標(biāo)記有X-羅丹明(ROX)的STP被固定在SERS基底上，與適體所形成