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《湖北中医药大学》 2015年
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基于纳米材料和核酸探针的新型荧光生物传感器

汪淑婷  
【摘要】:核酸和蛋白质生物标志物在临床检验诊断的许多方面有重要的应用价值,如肿瘤早期诊断、感染性疾病诊断、产前诊断、疗效观察和个性化治疗等。对生物标志物的定性或定量检测具有十分重要的意义。建立灵敏度高、特异性好、简单快速、成本低廉的生物分子检测方法是临床检验诊断学领域重要的研究内容。荧光生物传感器将分子的识别过程转化为荧光信号,具有灵敏、简单、快速的特点,在生物分子检测中应用广泛。随着纳米技术的迅速发展,具有独特光学性质的纳米材料逐渐应用于荧光生物传感技术,提升传感器的性能,促进传感器的发展。纳米荧光生物传感器由此产生并成为生物分子检测技术发展的新方向。本课题构建了基于二硫化钨和氧化石墨烯纳米材料的两种荧光生物传感器分别检测DNA和干扰素-γ(IFN-γ)分子。利用纳米材料大的比表面积、对核酸分子良好的选择吸附能力、高效的荧光猝灭效率,和肽核酸、适配体探针的高亲和力、高特异性,实现对DNA和IFN-γ分子的荧光检测。主要内容如下:第一章,以荧光标记的肽核酸为探针,二硫化钨纳米片为荧光猝灭剂和检测平台,建立了荧光生物传感器,快速检测DNA分子。没有互补DNA时,肽核酸探针吸附于二硫化钨纳米片表面,荧光被彻底猝灭。当有互补DNA时,肽核酸探针与其杂交形成双链,加入二硫化钨纳米片后不被吸附和荧光猝灭,荧光信号强度较高。根据荧光信号强度变化,定量检测DNA分子,灵敏度高,特异性好。第二章,以IFN-γ适配体为探针,结合核酸外切酶III的酶切循环放大反应和氧化石墨烯的选择结合能力和荧光猝灭效应,建立了基于酶切循环放大反应的氧化石墨烯适配体荧光生物传感器检测IFN-γ分子。含有适配体序列的发夹探针HP1与IFN-γ分子反应后,发夹结构打开,伸出一段DNA单链,与HP2探针末端单链互补结合,触发核酸外切酶III的水解反应,HP2被水解,产生一条单链模板DNA。释放的HP1单链部分与新的HP2探针末端杂交,介导酶水解反应的发生,进入酶切循环反应,产生大量模板DNA。荧光标记的单链探针与模板DNA杂交成双链DNA后,核酸外切酶III水解双链中的荧光探针,释放荧光基团,剩下的模板DNA与下一个荧光探针杂交,荧光探针再被酶水解,进入酶切循环反应。经过多次酶切循环放大,少量的IFN-γ可产生大量荧光基团,荧光基团不被氧化石墨烯吸附,荧光信号强度高。没有IFN-γ时,HP1的发夹结构不能打开,酶切反应不能进行,加入氧化石墨烯后,荧光单链探针吸附于其表面,荧光猝灭,荧光信号强度低。根据荧光信号强度的变化,检测IFN-γ分子。
【学位授予单位】:湖北中医药大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:R440;TB383.1

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