基于銀納米簇與核酸染料的熒光生物傳感器檢測過氧化氫和葡萄糖.pdf

1、銀納米簇是具有獨特理化和光學(xué)性質(zhì)的一種納米材料，其超小的尺寸使它具有許多不同于大納米晶體和金屬原子的優(yōu)良性質(zhì)，彌補了納米晶體和金屬原子的不足。銀納米簇的優(yōu)良性質(zhì)包括光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、毒性低、生物相容性好、抗漂白性強、熒光量子產(chǎn)率高等。已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于檢測金屬離子、DNA或RNA、生物小分子、蛋白質(zhì)以及用于細胞標(biāo)記和生物成像等。
　　核酸染料是指能夠與核酸特異性結(jié)合呈現(xiàn)特殊光學(xué)性質(zhì)的一種染料，目前已知的核酸染料有很多種比如溴化乙錠(EB

2、)、SYBR GreenⅠ、SYBR GreenⅡ、SYBR Gold(SG)、GoldView等，在生物分析和凝膠電泳分析等方面應(yīng)用比較廣泛。
　　本論文基于銀納米簇和核酸染料構(gòu)建了三種新型熒光生物傳感器，并成功對過氧化氫(H2O2)和葡萄糖進行了檢測。
　　(1)第2章，基于單鏈DNA(ssDNA)能被芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)斷鏈，以及當(dāng)富G的DNA序列接近以DNA為模板合成的銀納米簇(DNA-Ag NCs)時

3、的熒光增強效應(yīng)，構(gòu)建了一種免標(biāo)記的“turn-on”熒光生物傳感器，用來檢測過氧化氫和葡萄糖，并且通過加入抗氧化物的實驗證明了反應(yīng)過程中的確發(fā)生芬頓反應(yīng)產(chǎn)生了·OH。在Fe2+存在下，當(dāng)向體系中加入H2O2時，發(fā)生芬頓反應(yīng)產(chǎn)生·OH。由于·OH的氧化效應(yīng)，B-DNA被斷鏈導(dǎo)致不能與G-DNA雜交。G-DNA與Ag-DNA雜交，同時富G序列接近Ag NCs，伴隨著明顯的熒光增強。通過測定Ag NCs熒光強度的變化，可實現(xiàn)對H2O2的靈敏檢

4、測。因在葡萄糖氧化酶(GOx)存在條件下，葡萄糖能夠被氧氣氧化產(chǎn)生H2O2，故該熒光生物傳感器也被用于檢測葡萄糖。該傳感器屬于熒光增強型，不僅能夠減少可能的“假陽性”信號，而且能夠提高檢測的靈敏性。還具有不需要繁瑣修飾，成本低等優(yōu)點。
　　(2)第3章，基于核酸染料以及芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的·OH能使單鏈DNA斷鏈，構(gòu)建了一種免標(biāo)記熒光生物傳感器檢測H2O2和葡萄糖。在Fe2+存在下，當(dāng)H2O2不存在時，單鏈DNA和SYBR Gold(S

5、G)發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的熒光信號明顯增強。當(dāng)向反應(yīng)體系中加入H2O2后，H2O2和Fe2+發(fā)生芬頓反應(yīng)生成了·OH，由于·OH的氧化效應(yīng)，單鏈DNA被斷鏈導(dǎo)致不能和SG結(jié)合，系統(tǒng)熒光強度不會增強。因此，通過檢測熒光強度變化實現(xiàn)對H2O2的定量檢測。又因在GOx存在條件下，葡萄糖能夠被氧化產(chǎn)生H2O2，因此該熒光生物傳感器也被用來定量檢測葡萄糖。該傳感器不僅選擇性比較高、儀器操作簡單、成本低，而且對過氧化氫和葡萄糖的檢測結(jié)果也比較理想。<

6、br>　　(3)第4章，基于三聚氰胺與胸腺嘧啶（堿基T）形成氫鍵可以引發(fā)單鏈DNA構(gòu)型轉(zhuǎn)變以及核酸染料SYBR GreenⅠ可與雙鏈DNA相互作用發(fā)出較強熒光，我們設(shè)計了一種新型的免標(biāo)記熒光生物傳感器用于檢測過氧化氫和葡萄糖。在Fe2+存在下，當(dāng)H2O2不存在時，聚T單鏈DNA中的胸腺嘧啶（堿基T）和三聚氰胺之間形成比較穩(wěn)定的氫鍵，得到T-meIamine-T特異性結(jié)構(gòu)，聚T的單鏈DNA折疊成為類似發(fā)夾的雙鏈結(jié)構(gòu)。SYBR GreenⅠ

7、嵌入到雙鏈結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)的熒光強度明顯增強。當(dāng)向反應(yīng)體系中加入H2O2后，H2O2和Fe2+發(fā)生芬頓反應(yīng)生成了·OH，由于·OH的氧化效應(yīng)，單鏈T-DNA被斷鏈，不能與三聚氰胺形成氫鍵，SYBR GreenⅠ在溶液中處于自由狀態(tài)，系統(tǒng)的熒光強度依然很弱。通過檢測系統(tǒng)中熒光強度的變化實現(xiàn)對H2O2的檢測。因在GOx存在條件下，葡萄糖被氧化產(chǎn)生H2O2，因此該傳感器也能用于葡萄糖的定量檢測。該傳感器的成本低，選擇性好，而且還避免了復(fù)雜的修飾。