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荧光适体传感器在金属离子和生物小分子检测中的应用研究

范晓玉  
【摘要】:随着社会的发展和人们生活水平的提高,环境问题和自身的健康状况引起了越来越多的重视。对金属离子及生物小分子的分析检测在疾病的预防诊断、人们生活质量的提高等方面都具有极其重要的意义。核酸适体(aptamer)的出现为生化分析领域注入了新的力量。适体是一种通过体外筛选分离出来的单链寡核苷酸片段,对于大部分的目标物具有高亲和性和特异性,如小分子,蛋白质,金属离子,药物,甚至是完整的细胞。由于其具有特异性强、目标物广泛、易合成、易修饰、稳定性强等优点,核酸适体传感器成为了分析界的新生力量。本论文结合适体和荧光技术,设计了三种荧光适体传感器用于金属离子和生物小分子的检测,主要内容如下: 1.基于类似于辣根过氧化物酶的DNAzyme,发展了一种新的无标记荧光适体传感器用于钾离子的测定。钾离子存在时,富含G的DNA折叠成G-四链体结构,从而使血红素得以嵌入到G-四链体结构中形成HRP-DNAzyme。DNAzyme能催化双氧水氧化HPPA生成一种荧光产物。其荧光强度随着钾离子浓度的增加而增强。在最优条件下,荧光强度与钾离子浓度的对数成线性关系,线性范围是2.5μM到5mM。其他的金属离子均无明显的干扰。这种荧光适体传感器操作简单、灵敏度高、特异性强,在离子的检测和疾病的诊断中具有广泛的应用前景。 2.基于C-Ag+-C复合物的形成,构建了一种灵敏的无标记OFF-ON-OFF荧光适体传感器用于银离子和多巴胺的测定。银离子存在时,银离子直接与胞嘧啶上的N3结合形成金属介导的C-Ag+-C双链,SG得以嵌入双链并产生强荧光。SG的荧光强度随着Ag+浓度的增加而增强,从而发展了一种‘'tum on"型荧光银离子传感器。多巴胺的加入会使得体系荧光减弱,SG的荧光强度随着多巴胺浓度的增加而减小,从而发展了一种"tum off'型多巴胺荧光传感器。该法制备的传感器简单灵敏,可检测低至3.3nM的银离子和1μM的多巴胺,为双输出检测的发展提供了一种新的方法。 3.基于鸟嘌呤(G)的猝灭效应,构建了一种简便灵敏的荧光适体传感器用于腺苷的检测。FAM标记的腺苷适体与末端含五个G的DNA序列部分互补,腺苷不存在时,FAM标记的适体与互补链的杂交使G可以靠近FAM,故FAM和G之间的光诱导电荷转移(PET)过程得以实现,导致FAM的荧光被G有效猝灭。腺苷加入后,适体与腺苷结合,导致互补链的释放和FAM荧光强度的恢复。该传感器线性范围为20-200μM,检出限为6.7μ(S/N3)。更重要的是,该方法制备的传感器无需使用有机染料分子标记的DNA或使用额外的纳米材料作为猝灭剂,具有简单灵敏、成本低等优点。


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