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《武汉大学》 2019年
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基于量子点—适配体的荧光传感器用于检测癌症标志物MUC1

李政  
【摘要】:现阶段,癌症是人类健康的一大威胁,癌症的治愈也是科研工作者需要攻克的难关,癌症病发的早期阶段是进行介入治疗的最佳时期。癌症相关蛋白是一类可以衡量疾病当前和未来状态的指标分子,精准检测出其在患者体内的含量则有助于医生对患者进行最有效的临床诊断和介入治疗,因此,对癌症相关蛋白的灵敏检测显得尤为重要。MUC1是一种位于上皮细胞顶端膜部位的糖蛋白,会在已丧失极性的癌细胞表面过量表达,因此,其在人体内的含量可以作为癌症早期诊断的指标。然而在细胞癌变的早期阶段,MUC1的含量较低,不易检测,有待探索简便、高效、灵敏的检测方法。量子点是最常用的荧光探针之一,宽激发、窄发射、尺寸可调以及高量子产率的特点使得量子点在不同研究领域得到了广泛应用,例如:生物成像、光学编码、生物传感等。适配体是指对目标分子有特异性亲和力的寡核苷酸或者肽段,常被设计为检测探针用于目标物的特异性灵敏检测。基于适配体与MUC1的特异性结合作用,可将适配体设计为检测探针用于MUC1的灵敏检测。磁性微球也可简称为“磁珠”,具有高比表面积、易修饰、易分离的特点,广泛的应用于核酸、蛋白质、小分子物质以及癌细胞等方面的检测。杂交链式反应(HCR)是一种常用的信号放大技术,在引发链的作用下,发卡结构的DNA序列H_1和H_2可自组装杂交成一条长的DNA双链,在无任何核酸酶的参与下,仅通过DNA级联杂交反应即可实现检测信号扩增。本论文基于适配体对蛋白特异性识别作用并结合杂交链式反应(HCR)信号放大技术,且利用磁珠易分离的特性显著降低背景干扰,设计了两种量子点荧光探针,实现了对MUC1的简便、灵敏及特异性的检测,主要研究内容如下:(1)参照本课题组已有的方法,制备了CdZnTeS量子点;同时在检测体系中引入核酸“分子光开关”钌(Ⅱ)配合物—其在水溶液中基本无荧光信号,当嵌入DNA双链中时,可以测得明显的荧光信号;利用钌(Ⅱ)配合物对量子点的荧光猝灭作用及钌(Ⅱ)配合物嵌入DNA双链时,对量子点无猝灭作用的特性,将可特异性识别MUC1的适配体设计为发卡结构靶向MUC1,启动杂交链式反应(HCR)将信号放大,经过磁分离后测定上清液的荧光强度。据此,可以根据钌(Ⅱ)配合物对CdZnTeS量子点的猝灭程度来定量检测MUC1,线性范围0.2-100 ng/mL(LOD=0.13 ng/mL,S/N=3),此方法也可对血清中MUC1含量进行灵敏测定。(2)将前一章检测MUC1的方法进一步改进,无需引入钌(Ⅱ)配合物。采用一锅法直接合成DNA功能化量子点,DNA功能化量子点通过与互补单链杂交引发杂交链式反应形成长的双链。当体系中存在MUC1时,此前保持稳定发卡结构的H_0由于与MUC1的折叠缠绕,结构发生改变,暴露出单链末端,并可以与发卡结构的Fuel发生互补杂交,进而使Fuel尾端成为直链结构,从而可以与大量的S_1和S_2(DNA-CdTe:Zn~(2+)QDs)发生周期的互补杂交,生成杂交链式反应产物(双链中含有大量的量子点)。经过磁分离后,直接检测上清液的荧光强度,即可对MUC1进行定量检测,线性范围0.15-100 ng/mL(LOD=0.11ng/mL,S/N=3),并可用于血清中MUC1的灵敏检测。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:R730.4;O657.3;TP212

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