基于过氧化物模拟酶及核酸工具酶技术的高灵敏光学生物传感器构筑及性能研究

摘要

光学生物传感检测方法具有简单、快速、均相、灵敏等优势。本论文利用比色法和荧光法作为检测手段，结合当前小分子、核酸、蛋白等检测的新思路、新方法，基于过氧化物模拟酶和核酸工具酶技术，构建了两种新型DNA生物传感器和一种基于纳米材料模拟酶的过氧化氢生物传感器。主要研究工作包括以下内容:
　　(1)通过磁珠分离和富集技术，基于杂交链式反应新策略，利用hemin/G-quadruplex过氧化物模拟酶作为信号报告分子，发展了一种简单、快速、高灵敏、无标记DNA比色检测新方法。针对靶标DNA的检测可达1 pM，且具有良好的选择性。该检测方法不需要昂贵的检测设备以及生物抗体、酶等试剂，有望在实际样品检测中获得广泛的应用。
　　(2)核酸内切酶（如限制型切口酶）是一种广泛应用于核酸信号放大检测的工具酶。但通常要求靶标中含有酶识别的特异性序列，限制了其广泛应用。使用Y型核酸探针，可有效解决这一问题，促进了核酸内切酶在核酸检测及单核苷酸多态性检测中的应用。但基于Y型核酸探针的常规检测方法灵敏度还不够高。本章我们设计了一种基于Y型DNA探针和核酸内切酶辅助的自催化放大新策略，用于靶标核酸的荧光放大检测研究。该检测方法针对靶标DNA的检测可达0.1pM，且检测快速，选择性好。进一步通过引入新的茎-环结构核酸探针，可实现不同靶标的通用化检测。
　　(3)在本章中，利用3-(4-氨基苯基)丙酸作为还原剂，一步制备得到新颖的三维枝状纳米金球(3D dendritic gold nanospheres，3D-DGNs)。方法简单、快速、条件温和、且不使用种子。研究发现，通过改变十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的浓度，可以对3D-DGNs的形貌进行有效地调控，使其从开口的状态演变成完整的球。3D-DGNs具有良好地稳定性和过氧化物模拟酶的活性，可以催化H2O2氧化3，3'，5，5'-四甲基联苯胺(TMB)，产生颜色变化。我们利用其过氧化物模拟酶的性质实现了H2O2的比色检测，发展了一种H2O2检测的新方法。由于3D-DGNs形貌独特，表面积大，因此在催化、生物传感、增强拉曼等领域具有潜在的应用价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 生物传感器简介

1．2 DNA生物传感器

1．3 基于Hemin／G-quadruplex DNAzyme的DNA传感器

1．3．1 基于Hemin／G-quadruplex DNAzyme的均相DNA传感器

1．3．2 基于Hemin／G-quadruplex DNAzyme的非均相DNA传感器

1．3．3 基于Hemin／G-quadruplex DNAzyme的其他传感器

1．4 DNA荧光传感器

1．4．1 标记型DNA荧光传感器

1．4．2 非标记型DNA荧光传感器

1．5 纳米材料概述

1．5．1 具有模拟酶功能的纳米材料

1．5．2 基于模拟酶纳米材料的传感器

1．6 课题依据及主要研究内容

第二章 基于hemin／G-quadruplex DNAzyme在磁珠表面的组装，可视化DNA检测

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 捕获探针在磁珠表面的固定

2．2．3 靶标DNA的检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 DNA比色传感器的构筑原理

2．3．2 DNA比色传感器的灵敏度

2．3．3 DNA比色传感器的选择性

2．4 本章小结

第三章 基于Y型连接探针及核酸内切酶辅助的自催化DNA荧光传感器

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 靶标DNA的检测

3．3 结果与讨论

3．3．1 自催化DNA荧光传感器的原理

3．3．2 自催化DNA荧光传感器的灵敏度

3．3．3 自催化DNA荧光传感器的选择性

3．3．4 自催化DNA荧光传感器的条件优化

3．3．5 通用化的自催化DNA荧光传感器

3．4 本章结论

第四章 三维枝状纳米金球(3D-DGNs)的可控制备及其模拟酶性质的应用研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 3D-DGNs的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 3D-DGNs的表征

4．3．2 表面活性剂对3D-DGNs形貌的影响

4．3．3 还原剂对3D-DGNs形貌的影响

4．3．4 3D-DGNs的生长机理探究

4．3．5 3D-DGNs模拟酶性质研究

4．3．6 3D-DGNs模拟酶性质用于H2O2的检测

4．3．7 3D-DGNs模拟过氧化物酶pH及温度优化

4．3．8 3D-DGNs模拟过氧化物酶的稳定性

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

声明