新型DNA纳米机器的构建及其在肿瘤细胞拉曼检测中的应用研究
发布时间：2021-08-06 09:07
癌症是当今人类健康面临的最严重威胁之一,其发病率仍呈上升趋势,对肿瘤早期的准确诊断和有效治疗对提高肿瘤治愈率具有重要意义。MicroRNA（miRNA）作为一种重要的生物标志物,在肿瘤相关基因的调控中起着重要的作用。目前,集诊断和治疗功能于一体的诊疗平台得到广泛关注,迄今为止,许多纳米治疗剂已被设计用于生物医学应用并取得一定的进展。但探索一种具有多模态成像和协同治疗效果,能够用于同时精确监测和癌症治疗的集成化纳米系统仍然是一个重大的挑战。本课题主要采用了表面增强拉曼（Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS）及荧光分析检测方法,基于纳米金、硫化铜、氧化钼等离子材料,结合纳米颗粒自组装技术以及DNA纳米机器的生物特性,构建了多种生物相容性好、光学性能优良的功能性纳米制剂,设计了新型DNA放大策略,并将其应用于细胞内miRNA的检测及肿瘤细胞的多模式治疗。主要的研究内容包括以下三个方面:（1）构建了比率型SERS-荧光双光谱检测系统,基于金-硫化铜基纳米复合材料及3D DNA步行器信号放大策略对肿瘤细胞标志物miRNA-21及肿瘤细胞进行检测和治疗。由m...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的癌症治疗方法
新型DNA纳米机器的构建及其在肿瘤细胞拉曼检测中的应用研究4图1-2肿瘤细胞的pH检测原理图。Fig.1-2SchematicdiagramofpHdetectionoftumorcells.1.1.2.2细胞内ATP检测三磷酸腺苷（ATP）是生物体内一种在各种酶活性和生物进程中起着关键作用的重要的小分子物质。ATP广泛存在与生物体的各个细胞中，但由于肿瘤细胞的特殊性，肿瘤细胞的ATP含量明显多于普通细胞。因此，通过检测肿瘤细胞内外的ATP含量可以实现癌症的检测[26]。如图1-3所示，钟等[27]设计开发了一种ATP响应的比率型DNA纳米开关。纳米开关由三条特别设计的ssDNA链组成。即中心链O1、O2和O3。该纳米开关可以通过O3的3’端的胆固醇固定在细胞膜表面。最初，DNA纳米开关处于开放状态，荧光集团分离导致较低的FRET信号。ATP的存在会诱导两个分开的适体链结合并使纳米开关进入关闭状态，使得供体和受体荧光基团靠近产生高FRET信号。该比率型的DNA纳米开关可以实现细胞外ATP的定量分析和实时监测，具有广阔的应用前景。
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3肿瘤细胞的ATP检测原理图。Fig.1-3SchematicdiagramofATPdetectionoftumorcells.1.1.2.3MicroRNA检测MicroRNA（miRNA）是一类内源性的、非编码的RNA，在基因表达等基本生理活动中起着重要作用的调控作用。miRNA的异常表达与多种人类癌症密切相关，因此可以被鉴定为有价值的生物标志物[28,29]。然而，肿瘤细胞中miRNA的丰度较低，在许多情况下低于检测阈值，这严重限制了肿瘤的检测与选择性治疗。将信号放大策略与肿瘤细胞miRNA的检测结合来进行肿瘤细胞的检测成为目前检测肿瘤细胞的主流方式。王柯敏课题组[30]设计了双重miRNA控制的双重扩增级联逻辑门AND电路，用于癌细胞的检测。基本思路是通过级联DNAzyme酶和杂交链式反应（Hybridchainreaction，HCR）来提高灵敏度，并通过同时检测miRNA-122和miRNA-21来提高准确性，管内和细胞内实验结果表明，级联的逻辑门DNA电路可以起作用，并有助于将肝癌细胞与其他正常细胞和其他癌细胞区分开。并且预计改设计可广泛应用于促进基础生物学研究和准确地疾病诊断。
本文编号：3325490
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的癌症治疗方法
新型DNA纳米机器的构建及其在肿瘤细胞拉曼检测中的应用研究4图1-2肿瘤细胞的pH检测原理图。Fig.1-2SchematicdiagramofpHdetectionoftumorcells.1.1.2.2细胞内ATP检测三磷酸腺苷（ATP）是生物体内一种在各种酶活性和生物进程中起着关键作用的重要的小分子物质。ATP广泛存在与生物体的各个细胞中，但由于肿瘤细胞的特殊性，肿瘤细胞的ATP含量明显多于普通细胞。因此，通过检测肿瘤细胞内外的ATP含量可以实现癌症的检测[26]。如图1-3所示，钟等[27]设计开发了一种ATP响应的比率型DNA纳米开关。纳米开关由三条特别设计的ssDNA链组成。即中心链O1、O2和O3。该纳米开关可以通过O3的3’端的胆固醇固定在细胞膜表面。最初，DNA纳米开关处于开放状态，荧光集团分离导致较低的FRET信号。ATP的存在会诱导两个分开的适体链结合并使纳米开关进入关闭状态，使得供体和受体荧光基团靠近产生高FRET信号。该比率型的DNA纳米开关可以实现细胞外ATP的定量分析和实时监测，具有广阔的应用前景。
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3肿瘤细胞的ATP检测原理图。Fig.1-3SchematicdiagramofATPdetectionoftumorcells.1.1.2.3MicroRNA检测MicroRNA（miRNA）是一类内源性的、非编码的RNA，在基因表达等基本生理活动中起着重要作用的调控作用。miRNA的异常表达与多种人类癌症密切相关，因此可以被鉴定为有价值的生物标志物[28,29]。然而，肿瘤细胞中miRNA的丰度较低，在许多情况下低于检测阈值，这严重限制了肿瘤的检测与选择性治疗。将信号放大策略与肿瘤细胞miRNA的检测结合来进行肿瘤细胞的检测成为目前检测肿瘤细胞的主流方式。王柯敏课题组[30]设计了双重miRNA控制的双重扩增级联逻辑门AND电路，用于癌细胞的检测。基本思路是通过级联DNAzyme酶和杂交链式反应（Hybridchainreaction，HCR）来提高灵敏度，并通过同时检测miRNA-122和miRNA-21来提高准确性，管内和细胞内实验结果表明，级联的逻辑门DNA电路可以起作用，并有助于将肝癌细胞与其他正常细胞和其他癌细胞区分开。并且预计改设计可广泛应用于促进基础生物学研究和准确地疾病诊断。
本文编号：3325490
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