基于氧化石墨烯的microRNA荧光传感器研究

摘要

MicroRNA（miRNA）是一类长约19至25个核苷酸的非编码小分子RNA，它在个体生物发育分化等生命活动中有着重要调节作用，并且miRNA的表达与癌症等重大疾病的发病密切相关，因此实现miRNA的灵敏检测具有重要的意义。有研究表明，氧化石墨烯（GO）能够高效猝灭多种染料的荧光，并且具有优良的生物相容性、高吸附能力等优点，因此将GO作为荧光的猝灭基团，构建基于GO与染料（或染料标记的生物分子）之间的能量共振转移体系，已经成为荧光生物传感器领域的研究热点。
　　本论文以荧光素（FAM）标记的单链DNA(FAM-DNA)作为核酸探针，加入GO后，由于FAM-DNA探针与GO之间存在较强的π-π堆积效应，因此FAM-DNA探针会迅速的吸附到GO的表面，FAM-DNA探针的荧光素基团与GO发生能量共振转移，导致FAM-DNA探针的荧光信号被完全猝灭；然而，加入目标分子miRNA时，FAM-DNA探针和目标分子通过碱基配对原则杂交形成稳定的双链结构，当GO存在时，由于双链核酸分子自身的双螺旋刚性结构，其与GO的结合能力显著降低，不会被吸附在GO表面，从而可保持其荧光信号。荧光信号的强弱与体系中miRNA的浓度成正比，从而实现了miRNA的定量检测。
　　在此基础上，我们利用酶切放大机制来进一步提高该方法对miRNA检测的灵敏度。我们引入一种特异性双链核酸酶（DSN），DSN能够特异性切割完全匹配的DNA双链或者RNA与DNA完全匹配杂交双链中的DNA，对单链的DNA或者RNA无任何作用。在上述实验原理基础上，当目标分子miRNA与FAM-DNA探针杂交形成稳定的双链结构时，加入DSN酶，DSN酶切割杂交双链结构中的FAM-DNA探针，切碎后的荧光基团不能被GO吸附，同时目标分子miRNA被释放出来，再次与其它的FAM-DNA探针杂交，DSN酶再切割FAM-DNA探针，如此循环反复进行，实现了一个目标分子与多个FAM-DNA探针循环杂交、切割，大量的荧光基团被释放出来，体系的荧光信号被显著放大，通过检测体系荧光信号的变化，实现了对miRNA的高灵敏度检测。该方法实验原理简单，背景干扰小，操作快速简单，可检测到低至60pM的目标分子miRNA。

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第1章 引 言

1.1 石墨烯的发展及应用

1.2 荧光共振能量转移

1.3 microRNA的研究意义及检测方法

1.4 本论文的选题思想及研究内容

第2章 基于氧化石墨烯生物传感器检测miRNA

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 基于DSN酶切放大反应检测miRNA

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

参考文献

致 谢

攻读学位期间取得的科研成果