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基于三链核酸探针的SERS传感体系设计

焦安丽  
【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。


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