SERS活性基底的制备及其在多个核酸同时检测方面的应用

发布时间：2020-10-24 09:12

　　 核酸是重要的生物分子,核酸序列的微小改变可能导致疾病的发生。某种疾病可能不只与一种核酸有关,因此能够对多种核酸同时精确检测至关重要。表面增强拉曼散射(SERS)是一项分子光谱技术,能为多种分析物提供可区分的拉曼指纹峰,可用于同时检测多种核酸。众所周知,银基底的SERS信号较强但不稳定,然而金-银双金属纳米粒子则能解决上述问题。本文主要有如下两部分的研究内容。第一部分是合成两种SERS活性基底:Au@Ag核壳纳米雪人和等离子体金岛基底,简称Au@Ag纳米雪人和金基底。Au@Ag纳米雪人通过DNA在Au核上引导Ag壳生长,形成均匀的类似于“雪人”形状的纳米结构。在Au@Ag纳米雪人上分别修饰三种巯基拉曼染料(MPY,NBT,MBN),制备成三种SERS标签,分别产生1004 cm-1 1335 cm-1,2226 cm-1的特征峰信号。金基底通过种子引导方式合成,表面具有很多纳米结构的金岛,产生很高的SERS信号,结合打孔的PDMS膜,可制备成反应容器。第二部分将前面提到的两种SERS基底用于多个核酸的同时检测。制备的SERS标签和金基底分别进行巯基DNA修饰,形成信号探针和捕获探针,通过三明治杂交的策略,超灵敏同时检测三种前列腺癌相关的基因(miDNA-141,miDNA-21,miDNA-7d)。设计的传感器灵敏度高,检测限低至0.839 fM(3N/S);特异性好,能显著区分单碱基错配与双碱基错配;抗干扰能力强,在20%人血清中仍达到很好的检测效果。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O657.37;R440
【部分图文】：

Ｉ?．??Ｋ－Ｉ＾ｎＮ??图１．１?ＤＮＡ双螺旋结构简图９??ＤＮＡ碱基序列蕴含着生物聚合物巨大的结构和功能信息，如图１．２，两种嘌??呤和两种嘧啶是构建生物聚合物的模块，为核酸的结构和功能提供指导信息１（）。??Ａ－Ｔ和Ｇ－Ｃ碱基互补配对形成双链ＤＮＡ结构，适当的碱基对可形成ＤＮＡ三链??结构ｎ。富含Ｇ碱基和Ｃ碱基的单链核酸也可自组装形成Ｇ－四链体１２和ｉ－ｍｏｔｉｆ１３??结构。金属离子也可通过形成Ｔ－Ｈｇ２＋－Ｔ１４和Ｃ－Ａｇ＋－Ｃ１５桥接结构稳定ＤＮＡ双链。??人工杂环碱基也可插入核酸结构中导致由各种各样金属离子桥接的ＤＮＡ双链结??构｜６。与ＤＮＡ／ＲＮＡ反应的酶，比如可复制ＤＮＡ的聚合酶和逆转录酶，可延长??单链核酸的端粒酶，可在特定序列剪切ＤＮＡ的内切酶和Ｎｉｃｋ酶等，提供了一??个独特的用来操控ＤＮＡ的酶的“工具箱”?１（）。酶库与自动化学方法结合可合成??任一?ＤＮＡ序列，通过聚合酶链式反应（ＰＣＲ）复制产物，能够大量制备各种??ＤＮＡ序列，再结合巧妙的有机合成方法，用于制备新的核苷酸碱基ｎ。ＤＮＡ的??易于合成及类似物的制备

检测２７：?Ｃｈｅｎｇ等人采取金纳米淬灭与竞争的策略检测低丰度的ｍｉＲＮＡ－２０５，检??测限达到３．８ｐＭ２８；?Ｗａｎｇ等人２９也采取金纳米淬灭的方式检测ｍｉＲＮＡ－１５５，检??测限低至３３．４?ｆＭ，它的改进之处在于增加了?ＤＳＮ酶的循环放大作用，如图１．３??所示，带正电荷的金纳米通过静电作用淬灭了银簇的荧光，ｍｉＲＮＡ－１５５与银簇??模板的一段序列互补配对，在ＤＳＮ酶的剪切作用下，银簇被释放，焚光点亮。??￣－?／＼ｚｗ＞?—－￣??ＮａＢＨ４???八＇???图１．３基于银簇和ＤＳＮ酶核酸放大策略荧光检测ｍｉＲＮＡ－１５５２９。??３??

不同发射波长的银簇为读出信号，同时检测多种ＤＮＡ，靶标检测限为２５?ｎＭ。??同年同一课题组３１利用合成的金属双硫分子纳米片（ＴＭＤ?ＮＳｓ，包括ＭｏＳ２，?ＴｉＳ２??和ＴａＳ２）作为纳米传感平台，灵敏检测多个ＤＮＡ。如图１．４?Ａ所示，染料标记??的探针单链ＤＮＡ通过碱基与ＮＳｓ基面之间的范德华力吸附在ＴＭＤ?ＮＳｓ上，荧??光淬灭；靶标存在时，探针与靶标互补配对，碱基被带负电荷的磷酸骨架保护，??范德华力减弱，探针从纳米片脱离，荧光淬灭减弱，从而定量靶标ＤＮＡ，两种??靶标ＤＮＡ的检测限是５?ｎＭ和１０?ｎＭ。Ｔａｎ等人３２采取与Ｗａｎｇ等人３１相似的??淬灭剂淬灭荧光染料的原理，利用一种阳离子茈二酰亚胺（ＰＤＩ）衍生物作为??多种阴离子寡核苷酸上标记的荧光染料（ＦＡＭ，ＴＡＭＲＡ和Ｃｙ５）的淬灭剂，??辅以外切酶ＩＩＩ循环放大靶标策略，设计了基于荧光法同时检测多种ＤＮＡ的生物??传感器，增加了核酸放大策略后，靶标检测限低至２０ｐＭ?（图１．４Ｂ）。??Ａ?ＴＭＤ?ＮＳｔ??Ｔ１?ｘｘｘｘ??ｙｘｙｘｖ??ｙＸＶＸＮ
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本文编号：2854281