基于三链核酸探针的SERS传感体系设计

【摘要】：表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)由于其高探测灵敏度、高分辨率、水干扰性小、可淬灭荧光、稳定性好等特点迅速发展。由于SERS能直接提供表面吸附物种及其与金属表面作用的详细信息，广泛应用在各个科学领域如材料、催化、电化学、腐蚀及防腐、分析化学、传感器、生化、医学等方面。功能核酸探针设计简单、稳定性好，且具有高选择性、高特异性及易合成修饰和信号机制转换灵活等优势，已被广泛应用于生物传感、生物医学、分析化学、疾病诊断与新药研发等方面。基于以上考虑，本文着眼于核酸探针灵活的信号转换机制和SERS的高探测灵敏度，将核酸探针与SERS相结合，实现高灵敏、特异性生物分子检测，主要内容包括如下两个方面： （1）以60nm的金纳米颗粒作为SERS基底，罗丹明分子作为拉曼信号分子，利用SERS的化学增强机理，发展了一种基于三链核酸探针和SERS的方法高灵敏高选择性的检测DNA核苷酸并进行SNPs分析。该方法将三链核酸探针作为捕获核酸探针，通过引入检测对象引起底物探针的结构的变化，实现SERS信号的变化。检测对象不存在时，体系以三链结构存在，使得修饰在金纳米颗粒上的发夹型结构处于直立状态，标记在其3’端的罗丹明（Rox）分子远离金纳米颗粒表面，拉曼信号很微弱；当引入检测对象后，检测对象与捕获探针杂交，破坏原体系中的三链结构，修饰在金纳米颗粒表面的发夹型结构恢复，拉近了Rox与金纳米颗粒表面之间的距离，拉曼信号显著增强。实现快速、灵敏的DNA检测。 （2）基于银纳米颗粒与金膜之间产生“热点”使拉曼散射强度增强的原理，利用罗丹明6G(R6G)分子作为拉曼信号产生的活性分子，结合核酸探针的灵活的信号转换机制，发展了一种基于三链核酸探针和SERS的生物小分子，腺嘌呤核糖核苷三磷酸（ATP），的检测新方法。该方法利用ATP的引入改变拉曼信号实现ATP的快速灵敏检测。当ATP不存在时，ATP-核酸适配体（aptamer）与底物探针形成三链刚性结构，支撑起用R6G修饰的银纳米颗粒，远离金电极表面，产生微弱的拉曼信号；当引入ATP时，ATP与其核酸适配体特异性结合，发夹型的底物探针恢复发夹结构，拉近了银纳米颗粒与金膜之间的距离，产生的“热点”引起R6G分子键的振动从而产生很强的拉曼信号。本方法灵敏度高，选择性好，通用性好。