基于纳米复合材料及生物放大技术构建的电化学microRNA传感器的研究

发布时间：2018-03-25 18:28

本文选题：电化学传感器　切入点：microRNA　出处：《西南大学》2015年硕士论文

【摘要】：电化学microRNA传感器是将核酸分子碱基互补配对技术和电化学分析方法结合而发展起来的一种灵敏度高、选择性好、响应快速、操作简单的新型生物传感器。MicroRNA是人类癌症疾病标志物,为了对其进行高灵敏检测以达到对癌症的早期诊断,新型纳米材料、生物及化学等多种放大技术被广泛应用于microRNA传感器的构建中。本文主要围绕敏感界面的构建、酶催化的应用、多功能复合纳米材料的制备、目标链循环的实现以及新型信号放大方法的实施等方面来构建电化学microRNA传感器。具体的研究内容如下：1.基于纳米钯作为固载基质的生物传感器用于microRNA检测的研究基于nafion、硫堇(thi)、钯纳米粒子(PdNPs)的层层自组装,本研究成功构建了一个新型生物传感器用于microRNA-155的检测。PdNPs的引入可谓“一物两用”,其不仅可以通过与捕获探针上的巯基结合,共价吸附捕获探针——起到连接作用；还对检测液中的过氧化氢有催化作用,有效提高电子传递速率——起到信号放大的作用。具体的电极制备过程如下：首先凭借nafion良好的成膜性,将其滴涂在电极表面形成一层致密的膜。由于nafion带负电,可通过静电吸附作用将带正电的电子媒介体thi吸附到电极表面。接着,thi所带氨基基团与PdNPs结合,继而通过PdNPs固载捕获探针。本实验中,对既作为固载基质又作为信号增强剂的PdNPs进行了表征,并对传感器响应性能进行了研究。结果表明该方法可行,线性范围为5.6～5.6×105 pmol·L-1,检测限达1.87 pmol·L-1,具有灵敏度高,检测限低等优点。2.基于双重信号放大的无酶型电化学microRNA传感器的研究本研究将催化发夹型组装循环反应(CHA)和杂交链式反应(HCR)两种新型信号放大方法结合,构建了一个无酶型电化学microRNA传感器。CHA反应实现了目标链循环,打破了目标microRNA和捕获探针1：1结合的局限,经过目标链不断的重复利用,达到信号放大的效果。值得一提的是,本实验通过链置换反应实现了目标链循环,无需核酸酶的辅助,可简化实验操作过程,摒弃酶易失活的缺点。HCR反应实现了DNA链的扩增,将大量电子媒介体嵌入扩增后的DNA的磷酸骨架中,信号可获得极大地增强。另外,电极基底采用石墨烯-纳米金复合材料,该复合物具有良好的导电性和生物相容性,并利用其大的活性表面提高捕获探针的固载量。以此构建的microRNA传感器拥有良好的基底和双重信号放大方法,检测灵敏度大大提高,检测限达3.3fmol·-1。3.基于目标物循环和逐级催化放大的电化学microRNA传感器的研究本研究中将目标链循环放大和(仿)双酶(细胞色素C (Cyt c)和乙醇氧化酶(AOx))逐级催化放大技术结合,构建了一个高灵敏度的电化学microRNA传感器。(仿)双酶逐级催化放大是将两种特定的酶结合,其中一个酶的催化产物正好是另一个酶的催化底物。本研究中,合成了多孔二氧化钛和铂纳米复合物(p-TiO2-PtNPs),可用于固载更多的DNA探针1和Cyt c。而另一个酶AOx修饰在辅助探针上,通过碱基互补配对原则修饰到电极表面。至此,当检测液中存在催化底物乙醇时,AOx首先催化乙醇产生过氧化氢,生成的过氧化氢可被Cytc和PtNPs进一步催化,从而极大地增强电化学响应信号,提高检测灵敏度。另外,基于CHA反应的目标链循环不需要剪切酶的加入,简化了实验操作的同时提高了效率。实验结果表明,复合纳米材料和生物放大技术的结合实现了对于microRNA的高灵敏度检测,检测限达0.35fmol·L-1。
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【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.3;TB33

【参考文献】