基于稀土金屬有機框架的DNA傳感器構建及其分析應用.pdf

1、特定序列的DNA對不同的被檢測目標物如互補DNA、金屬離子以及蛋白質等具有特異性結合能力。同時，由于DNA易于合成、易于被修飾，具有良好穩(wěn)定性且單鏈DNA結構具有可預知性等優(yōu)點，因此，DNA是一種性能優(yōu)異的識別元件，可應用于生物傳感器當中進行目標物的分析。此外，稀土有機框架具有獨特的光學性能，且稀土金屬有機框架的合成方法簡單、產(chǎn)率高以及熱穩(wěn)定性好，在生物傳感領域具有潛在的應用價值。本論文結合稀土金屬有機框架和DNA的優(yōu)勢，構建基于稀土金

2、屬有機框架的DNA傳感器，并將其應用于目標物質的分析與檢測。本論文的主要工作內容如下：
　　1.基于發(fā)光稀土金屬有機框架的DNA傳感器構建及DNA比色分析
　　本工作是在單鏈 DNA（ssDNA）的末端標記6-羧基熒光素（FAM），從而得到了發(fā)射綠色熒光信號的FAM-DNA探針。并以稀土銪離子（Eu3+）為金屬節(jié)點，以均苯三甲酸（BTC）為配體，合成出發(fā)紅色熒光的稀土金屬有機框架（Eu/BTC）。由于BTC的結構富含π鍵，從

3、而提供了共軛的π電子體系，并且金屬離子具有固有的熒光猝滅能力，使得Eu/BTC能夠合理的吸附ssDNA，并導致FAM熒光猝滅。然而，引入互補目標DNA（tDNA）后，形成雙鏈DNA（dsDNA）,并從Eu/BTC的表面脫附下來，導致FAM熒光恢復。同時，在FAM-DNA探針和Eu/BTC相互作用的過程中（吸附和脫附），Eu/BTC紅色熒光仍保持不變。因此，設計出一種檢測DNA的比色傳感器。該傳感器在520 nm的熒光強度和tDNA濃度在

4、0.5–40 nM之間有一個良好的線性關系，檢出限為0.09 nM，且可用于血清樣品中檢測DNA。
　　2.基于多價態(tài)鈰金屬有機框架的DNA傳感器構建及汞離子比色分析
　　本工作是以稀土離子（Ce3+）為金屬節(jié)點，以均苯三甲酸（BTC）為有機配體，合成稀土金屬有機框架（Ce/BTC）。然后，用 NaOH-H2O2混合溶液部分氧化Ce/BTC成為多價態(tài)鈰金屬有機框架（MVCM）。MVCM具有類似氧化酶催化活性。所以，當MVCM

5、加入無色TMB溶液中，能使TMB溶液變藍。當加入富含胸腺嘧啶（T）堿基的單鏈 DNA（T-DNA）時，由于 T-DNA能吸附在 MVCM表面，從而使MVCM的催化活性受到抑制，TMB藍色溶液顏色變淺，且吸光度降低。然而，目標物 Hg2+存在時，由于 Hg2+會和 T-T堿基對發(fā)生錯配，形成T-Hg2+-T復合物，使得T-DNA從MVCM的表面脫附下來，MVCM的催化活性恢復，TMB溶液的顏色變藍，且吸光度增強。因此，設計出了一種基于多價

6、態(tài)鈰金屬有機框架的DNA傳感器比色分析Hg2+。該傳感器在655 nm的吸光強度和Hg2+濃度在0.2–6μM之間有一個良好的線性關系，檢出限為28 nM，且可用于自來水樣品中檢測Hg2+。
　　3.基于多價態(tài)鈰金屬有機框架的 DNA傳感器檢測堿性磷酸酶及邏輯門的構建
　　本工作是在單鏈DNA（ssDNA）的末端標記6-羧基熒光素（FAM），從而得到了發(fā)射綠色熒光信號的FAM-DNA探針。并選用上一章所述的MVCM作為FAM

7、-DNA的猝滅劑。當加入焦磷酸（PPi）后，由于PPi與MVCM結合能力比FAM-DNA結合MVCM能力強，使得FAM-DNA從MVCM的表面脫附下來，F(xiàn)AM熒光得到恢復。然而，當堿性磷酸酶（ALP）存在時，ALP水解PPi成正磷酸鹽（Pi）。由于Pi與MVCM結合能力很弱，使得FAM-DNA不能從MVCM表面脫附，導致FAM熒光再次猝滅。因此，我們設計一種基于MVCM的DNA傳感器檢測ALP。該傳感器在520 nm的熒光強度和ALP濃