基于级联信号放大策略的高灵敏电化学DNA生物传感检测研究

摘要

本文主要基于级联信号放大策略构筑了三种电化学DNA生物传感器，提出了基于靶标循环和后续扩增组合信号放大的有效构筑机制,对疾病相关的DNA、小分子等实现了高灵敏、高选择性分析检测。主要内容包括：
　　⑴基于聚合酶、切口酶等温扩增技术和酶/金纳米颗粒后续放大策略，构筑了一种高灵敏的DNA生物传感器。设计了一个发夹DNA探针（HP），其含有与靶标DNA互补的3'端突出序列，切口酶的识别位点和用来终止聚合反应的烷烃间隔三部分。当靶标DNA存在时，在聚合酶和切口酶作用下，引发“聚合-切割-链置换”反应，打开HP；DNA标记的金纳米颗粒可与打开的HP杂交，金纳米上的DNA探针标记了生物素，其进一步与标记碱性磷酸酶（ALP）的亲和素亲和连接，进一步ALP催化1-萘基磷酸盐(1-NP)的生成1-萘酚，实现对靶标DNA双重信号放大的检测，检测限可低至0.065fM。
　　⑵基于Pb2+-DNAzyme诱导切割，末端转移酶（TdTase)辅助的无模板聚合信号放大策略，发展了一种简单灵敏的电化学DNAzyme传感器，用于特异性检测Pb2+。首先，将8-17 DNAzyme的发夹状底链(HP DNA)固定在电极上，它与靶标Pb2+识别后催化切割底链，并露出3'-OH端。末端转移酶（TdTase)催化dUTP-biotin有序地添加到底链3'-OH端上，进而实现无模板扩增。利用生物素（biotin）与亲和素的亲和作用，将亲和素-碱性磷酸酶(SA-ALP)连接到电极上，进一步ALP催化1-萘基磷酸盐(1-NP)的生成1-萘酚，产生电化学信号，实现对靶标Pb2+的高灵敏检测，检测限可达到0.043 nM。
　　⑶通过结合熵驱动靶标循环和DNA杂交链式反应组合放大策略，构筑了一种等温、无酶、免标记的高灵敏电化学DNA生物传感器，用于检测目标DNA。首先，在金电极表面自组装上DNA双链探针，该探针的末端突出区域作为toehold位点，其与靶标DNA（TD）特异性识别杂交，触发链置换反应，将辅助DNA探针(AP)置换下来并露出第二个toehold位点。这个toehold位点随后与燃料DNA链(FS)识别杂交，进而FS取代了TD和保护链(PP)，靶标DNA循环利用。FS的突出序列进一步引发两个茎环DNA（HP-1、HP-2）交替杂交，形成周期性长链DNA的聚合体，作为信号载体；利用六氨基合钌配合物(RuHex)作为电化学指示剂，可以实现对靶标DNA的高灵敏检测。

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第一章前言

1.1 DNA生物传感器概述

1.2 功能核酸在电化学DNA生物传感分析中的应用

1.3 基于级联信号放大技术构筑核酸传感平台

1.4课题意义及主要内容

第二章 基于聚合酶、切口酶等温扩增技术和酶/金纳米颗粒后续放大策略检测核酸

2.1 引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

第三章 基于DNAzyme切割诱导的无模板聚合和碱式磷酸酶放大策略的灵敏检测铅离子的电化学传感器

3.1引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 基于熵驱动靶标循环和杂交链式反应（HCR）信号放大策略的无酶高灵敏电化学DNA生物传感器

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果和讨论

4.4.本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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