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基本信息

項目名稱：
化學(xué)發(fā)光DNA生物傳感器的研究
小類：
能源化工
簡介：
制備新型探針，并研究怎樣能成功地把電化學(xué)溶出檢測和流動注射化學(xué)發(fā)光技術(shù)相結(jié)合，并初步測定一些人工序列的寡聚核苷酸片段
詳細(xì)介紹：
本文研制了一種新型的、靈敏的將Luminol-H2O2-Cu2+流動注射化學(xué)發(fā)光體系用于短序列DNA檢測的生物傳感器。標(biāo)記了CuS 納米粒子的探針DNA與固定在玻碳電極上的目標(biāo)DNA雜交后，用酸將Cu2+從雜交產(chǎn)物中溶出。利用陽極伏安溶出技術(shù)對溶出的Cu2+進行電化學(xué)預(yù)富集后，利用Cu2+催化Luminol-H2O2體系化學(xué)發(fā)光對Cu2+的濃度進行檢測，從而實現(xiàn)對DNA的定量檢測。在最佳實驗條件下，化學(xué)發(fā)光強度與目標(biāo)DNA的濃度成正比，目標(biāo)DNA的線性范圍為2.0 × 10-12 - 1.0 × 10-10 mol/L，檢測限為5.5 × 10-13 mol/L。另外，對兩堿基錯配DNA序列和完全非互補DNA序列的雜交情況的檢測中發(fā)現(xiàn)，兩堿基錯配序列的化學(xué)發(fā)光強度非常微弱而完全非互補序列則無信號檢出。這說明本章中設(shè)計的DNA生物傳感器不僅具有很高的靈敏度，而且具有良好的選擇性。

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  • 化學(xué)發(fā)光DNA生物傳感器的研究
  • 化學(xué)發(fā)光DNA生物傳感器的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

使用流動注射化學(xué)發(fā)光與電化學(xué)溶出相結(jié)合的方法，利用納米材料制備的生物探針對人工序列的寡聚核苷酸進行檢測。

科學(xué)性、先進性及獨特之處

本工作合成了納米硫化銅粒子，并且制備了納米粒子修飾的生物探針，用于寡聚核苷酸的檢測。具有較高的靈敏度和特異性。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

對DNA的研究是生命科學(xué)領(lǐng)域中極為重要的內(nèi)容，在人體組織、血液、微生物、病毒等樣本中特定DNA序列的定量檢測有著十分重要的意義，尤其對疾病的早期準(zhǔn)確診斷及治療舉足輕重。DNA分子是多聚脫氧核苷酸，由堿基、脫氧核糖，和磷酸三部分組成。特定DNA的堿基序列與其互補鏈的雜交，是各種測定DNA技術(shù)的基礎(chǔ)。已有許多方法被用于DNA的測定。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文研制了一種新型的、靈敏的將Luminol-H2O2-Cu2+流動注射化學(xué)發(fā)光體系用于短序列DNA檢測的生物傳感器。標(biāo)記了CuS 納米粒子的探針DNA與固定在玻碳電極上的目標(biāo)DNA雜交后，用酸將Cu2+從雜交產(chǎn)物中溶出。利用陽極伏安溶出技術(shù)對溶出的Cu2+進行電化學(xué)預(yù)富集后，利用Cu2+催化Luminol-H2O2體系化學(xué)發(fā)光對Cu2+的濃度進行檢測，從而實現(xiàn)對DNA的定量檢測。在最佳實驗條件下，化學(xué)發(fā)光強度與目標(biāo)DNA的濃度成正比，目標(biāo)DNA的線性范圍為2.0 × 10-12 - 1.0 × 10-10 mol/L，檢測限為5.5 × 10-13 mol/L。另外，對兩堿基錯配DNA序列和完全非互補DNA序列的雜交情況的檢測中發(fā)現(xiàn)，兩堿基錯配序列的化學(xué)發(fā)光強度非常微弱而完全非互補序列則無信號檢出。這說明本章中設(shè)計的DNA生物傳感器不僅具有很高的靈敏度，而且具有良好的選擇性。

獲獎情況

參賽作品已發(fā)表到外文雜志Biosens. Bioelectron., 2008, 23: 1314-1318 上

鑒定結(jié)果

該設(shè)計方案可行

參考文獻

[1] 程介克, 人的基因組及DNA序列分析: 過去, 現(xiàn)支及將來(上), 分析科學(xué)學(xué)報, 1994, 10: 65-68. [2] 林金明, 化學(xué)發(fā)光基礎(chǔ)理論與應(yīng)用, 2004, 1-32. [3] 于福利，宋正華，流動注射化學(xué)發(fā)光技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用，農(nóng)藥，2006, 45: 584-586. [4] 張先恩, 生物傳感器技術(shù)原理與應(yīng)用, 吉林科學(xué)技術(shù)出版社, 1991. [5] 張力德, 牟季美, 納米材料和納米結(jié)構(gòu), 科學(xué)出版社, 2001. [6] Barnnett R.N., Landman U., Cluster-derived structures and conductance fluctuations in nanowires, Nature, 1997, 387: 788-791.

同類課題研究水平概述

在以化學(xué)發(fā)光標(biāo)記代替同位素標(biāo)記的核酸探針技術(shù)中所遇到主要問題是如何延長化學(xué)發(fā)光的壽命。以1，2-二氧環(huán)乙烷衍生物為底物的堿性磷酸酯酶和Luminol-H2O2-對碘苯酚等為底物的過氧化物酶化學(xué)發(fā)光體系的引入解決了這一問題。該類衍生物能夠有效地被酶促反應(yīng)激活并以較高的量子產(chǎn)率產(chǎn)生光輻射，其發(fā)光壽命可持續(xù)幾個小時甚至幾天。姜雄平等人在金表面自組裝N-乙酰半胱氨酸，再化學(xué)鍵合親合素，然后結(jié)合生物素標(biāo)記的捕獲DNA探針，從而制備核酸傳感器探頭。隨后，探頭上修飾的捕獲DNA探針與目標(biāo)DNA和第二生物素標(biāo)記第二探針進行雜交，再利用生物素-親合素的作用結(jié)合親合素標(biāo)記的堿性磷酸酯酶，用酶催化底物AMPPD 發(fā)光即可檢測乙型肝炎病毒(HBV)DNA(566 bp)片段，檢測下限為3 × 10-14 mol/L。Patolsky等人在金電極表面自組裝巰基化的DNA 捕獲探針，先與目標(biāo)DNA 雜交，再與雙鏈DNA嵌入劑—阿霉素反應(yīng)，然后利用Luminol-HRP的電致化學(xué)發(fā)光，檢測阿霉素電催化還原氧分子生成的過氧化氫，即可高靈敏度地定量目標(biāo)DNA。此外，該研究小組還報道了病毒DNA和單點突變基因檢測的新方法。Chen等人利用化學(xué)發(fā)光方法檢測標(biāo)特定序列的DNA，他們將抗生蛋白鏈霉素固定于磁珠上來固定生物素修飾的捕獲DNA探針，當(dāng)其與靶DNA的一端互補配對后，靶DNA的另一端再與標(biāo)記了堿性磷酸酶的DNA探針雜交，形成“三明治”式的復(fù)合物。通過對復(fù)合物上的堿性磷酸酶與底物的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)可以對待測DNA的量進行檢測。
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