多功能纳米探针的构建及细胞内活性物质的检测

发布时间：2020-04-06 00:14

【摘要】：继艾滋病之后,癌症成为世界范围内又一大公共健康问题。根据美国国家卫生统计中心收集的癌症死亡率数据,2019年预计约有170万份癌症诊断记录和600000例癌症死亡病例,恶性癌症死亡率占公民死因的23.91%。因此早期癌症的确诊和干预已成为降低癌症死亡率的主要任务。本文基于生物相容性纳米贵金属材料结合荧光共振能量转移与表面增强拉曼散射,实现了肿瘤标志物端粒酶、miRNAs和MUC1蛋白的检测。本文主要包括以下三个部分:(1)第一章基于荧光共振能量转移(FRET)和表面增强拉曼(SERS)技术构建了一种新型的“跷跷板”式比率探针(SR),实现了在单个活细胞内端粒酶成像和检测。当SR探针利用细胞膜的胞吞作用进入MCF-7细胞时,Rox分子接近AuNPs,Cy3分子远离AuNPs,Rox的荧光被淬灭,出现拉曼信号,Cy3的荧光恢复,拉曼信号消失。当存在端粒酶和dNTPs时,由引物链产生端粒酶重复序列(TTAGGG)_n引发竞争性杂交反应。SR探针的结构解离,发夹DNA H2被释放,H1的发夹结构恢复。由于Rox,Cy3和AuNPs之间距离的改变,Rox分子远离AuNPs,而Cy3分子靠近AuNPs,由于FRET现象,Cy3的荧光淬灭,出现拉曼信号,Rox的荧光恢复,拉曼信号消失。SR探针的动态变化由荧光成像来检测,而用双信号拉曼强度的比值来定量检测端粒酶的活性。(2)第二章设计了一种双标记纳米探针(DL),实现了细胞膜上的MUC1蛋白和细胞内的miRNA-21的识别。当双标记纳米探针与细胞膜接触时,MCF-7细胞膜上过度表达的MUC1蛋白会与探针上的适体链H2结合,H2链从双标记纳米探针上解离出来,H2链上修饰的Rox分子与AuNPs之间的距离增大,Rox的拉曼信号消失,荧光信号恢复,细胞膜上出现Rox的荧光信号(蓝色)。H2链与在细胞膜表面上的MUC1蛋白结合后,DNA H1的发夹结构恢复,Cy3分子与AuNPs的距离减小,出现Cy3的拉曼信号,并且荧光信号被淬灭。当细胞内miRNA-21出现时,miRNA-21将DNA H1发夹结构打开,导致Cy3的拉曼信号消失,荧光信号恢复,Cy3(红色)的荧光信号出现在细胞质内。(3)第三章设计了或门(OR),与门(AND)两种DNA逻辑门,同时制备了有Rox拉曼信号的探针,将无酶放大策略的杂交链式反应(HCR)和表面增强拉曼散射技术(SERS)用于构建目标miRNA响应的SERS逻辑门。通过目标miRNA识别OR逻辑门的发夹DNA H1,H2和S1链将HCR反应的立足点暴露出来,并与另外六种发夹DNA H3和H4,H5和H6,S2和S3反应,引发杂交链式反应,形成长的双链DNA,进一步将标记有Rox的拉曼探针加入反应体系,与形成的双链DNA结合实现对目标miRNA的检测。
【图文】：

多功能纳米探针的构建及细胞内活性物质的检测1.1 肿瘤及肿瘤标志物1.1.1 世界肿瘤近况根据世界卫生组织 WHO 在 2015 年的预计，在 172 个国家中，91 个国家中 70 岁以下人口的癌症死亡率位居第一和第二位，在 21 个国家中位居第三和第四位。由于世界范围内人口的迅速增长和老龄化问题的加剧，世界各国的经济发展水平有很大的差异，因此在经济水平不同的国家中癌症死亡率不同。

啉非共价修饰石墨烯构建的检测细胞周期蛋白 A2 肽传感-2 Schematic diagram of the porphyrin-noncovalently functiographene-based peptide sensor for cyclin A2 detection.具有其设置简单、无标记及低背景信号的优点[81]。超灵敏无标记的电致化学发光分析方法，用高效的测细胞周期蛋白 A2。如图 1-3 所示，在石墨烯和上醇六肽构建成为 ECL 生物传感器，可以和细胞周测细胞周期蛋白 A2，而且还可以通过 ECL 的发光瘤细胞。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R446.1;O657.3;TB383.1

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本文编号：2615723