基于DNA生物界面原位組裝信號分子的電化學傳感器.pdf

1、隨著對核酸結構和功能認識的不斷深入，將DNA作為高效識別元件的電化學生物傳感器得到了快速的發(fā)展。其中，基于DNA生物界面標記信號分子的電化學傳感器因具有選擇性好、靈敏度高、制備簡便、穩(wěn)定性佳等優(yōu)點，在生物醫(yī)學研究、臨床檢測等領域展現了廣闊的應用前景。但目前該類傳感器還存在信號探針分子制備繁瑣、耗時、耗材和信號探針“標記-分離”過程復雜等缺點，這限制了該類傳感器的進一步應用。為解決上述不足，本論文主要利用在DNA生物界面上原位標記信號分子

2、的方法，構建了三種基于DNA生物界面組裝信號分子的電化學傳感器，并用于對目標DNA序列和鉛離子的檢測。具體研究內容包括以下三個方面：
　　(1)在5’末端修飾有羧基的分子信標探針上，通過羧氨耦合反應嫁接上4’-氨基苯并-18-冠醚-6(AC)，并將AC作為信號源固載平臺用于電活性Cu2+的組裝，從而構建了一種基于原位標記AC-Cu2+的新型分子信標電化學DNA傳感器。采用循環(huán)伏安法、電化學交流阻抗法對修飾電極層層組裝過程進行了表征

3、，并對分析測試條件進行了優(yōu)化。在最優(yōu)條件下，采用差分脈沖伏安法(DPV)考察了該傳感器對花椰菜花葉病毒35s(CaMV35s)啟動子片段序列的檢測性能。實驗結果表明，該傳感器DPV氧化峰電流值與目標DNA濃度的對數值在0.1 pmol L-1~0.5 nmol L-1范圍內呈良好的線性關系，其線性方程為Ipa(10-6 A)=1.086+0.294 lg(CS2/mol L-1)，r=0.993，檢測限為61 fmol L-1(S/N=

4、3)。選擇性實驗進一步表明該傳感器對目標序列、堿基錯配序列和非互補序列具有良好的選擇性。
　　(2)利用Au與氨基(-NH2)間的強作用力，依次將納米金(AuNPs)和中性紅(NR)組裝到末端修飾有-NH2的分子信標上，利用AuNPs的高比表面以及NR的良好電化學活性，構建了一種基于現場標記AuNPs-NR信號分子的分子信標電化學DNA傳感器。表征實驗表明，由于AuNPs的高導電能力和比表面效應，該傳感器顯示出顯著增強的電化學響應

5、。將傳感器應用于CaMV35s啟動子片段序列的檢測，結果顯示，傳感器的DPV氧化峰電流值與目標DNA片段濃度的對數在1 fmol L-1~1 nmol L-1范圍呈現良好線性關系，檢出限達0.11 fmol L-1(S/N=3)。另外，由于分子信標特殊的莖-環(huán)結構，該傳感器對不同錯配程度DNA序列顯示出良好的識別能力。
　　(3)利用AgNPs在富C堿基DNA片段(C-rich)上的原位合成構建了一種新型的電化學鉛離子(Pb2+)

6、傳感器。首先在電極表面上固定上 Pb2+適配體的互補鏈，利用堿基互補配對原則，將5’末端修飾有巰基(-SH)的 Pb2+適配體吸附在電極上。然后通過Au-S鍵依次將AuNPs和富C堿基的DNA片段(C-rich)修飾到 Pb2+適配體上，再以 C-rich為模板、硼氫化鈉為還原劑，原位合成了電活性納米銀粒子(AgNPs)。當存在Pb2+時，Pb2+與適配體序列形成特異性結合，導致整個標記有AgNPs的適配體脫離電極表面，造成電流信號減弱