功能型纳米材料结合等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物的检测
发布时间：2022-05-02 23:33
恶性肿瘤已成为威胁人类生命健康的重要疾病,实现对肿瘤标志物快速、灵敏、高效的分析检测,对于癌症早期的筛选、检测、确诊,以及治疗效果、预后等具有极其重要的意义,并已成为热点研究问题。但肿瘤标志物大多含量较低,检测困难。为提高灵敏度,一个重要的途径就是引入DNA扩增技术。本文以肿瘤标志物miRNA-155和循环肿瘤细胞（CTCs）为研究对象,基于核酸等温扩增技术如DNA步行器、杂交链式反应（HCR）等,结合功能型纳米材料AuNPs、Au@Fe3O4、Au@luminol等,构建了一系列选择性强、灵敏度高的miRNA-155和CTCs的体外检测方法,具体内容如下:（1）基于AuNPs、Au@Fe3O4复合纳米材料与DNA步行器,设计了一种比色核酸传感器,使其能够可视化、超灵敏检测miRNA-155。首先,在Au@Fe3O4复合纳米材料表面修饰DNA步行器（包括步行链和轨道链）,在目标分子存在下,步行链沿着轨道链行走,并剪切轨道链,得到剪切后的短的单链DNA（产物...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多种肿瘤标志物简介Fig1.1Schematicillustrationofvariouscancerbiomarkers.
功能型纳米材料结合等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物的检测21.1.2常见标志物种类miRNA、癌胚抗原及循环肿瘤细胞（CTCs）等肿瘤标志物作为近年研究的热点，对其进行精确实时的检测分析，在不同癌症的诊疗及预后方面具有重要意义。1.1.2.1miRNAmiRNA是一类长度约20-24个核苷酸的非编码单链RNA分子，参与生物体转录后基因表达调控，每种miRNA可调控多个靶基因，也可由多个miRNA调控同一基因，伴随着血液循环及体液循环，广泛存在于生命体血液，乳液、泪液、血清等，科研人员可通过检测待测样本中特定miRNA来对不同种癌症进行早期筛查与诊断。如图1.2所示，Xu等人[2]基于回文挂锁探针的滚环扩增技术（P-RCA）制备了一种DNA纳米结构，并对从肿瘤细胞中提取的、未经任何化学修饰的let-7amiRNA进行灵敏、特异性检测。以靶基因let-7amiRNA作为聚合反应引物触发P-RCA过程，产生长而重复的DNA链，可通过回文区域自杂交折叠形成具有大量双链片段的纳米结构，此时当暴露于SYBRGreenI时能检测到较强的荧光信号。随着挂锁探针中回文片段数量的增加，信号放大效率进一步提高，且P-RCADNA纳米结构具有较高的灵敏度与特异性，有望成为miRNA检测的生物医学研究和临床诊断的分析平台。图1.2.基于回文DNA序列和RCA构建新型DNA纳米结构在体外对靶miRNA（let-7a-miRNA）进行扩增检测实验原理图Fig1.2.PalindromicDNAsequencesandRCAwereusedtocreatenewDNAnanostructuresthatcanexecutetheamplificationdetectionoftargetmiRNA(let-7amiRNA)invitro.
功能型纳米材料结合等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物的检测4图1.3.构建HM-Fe3O4@SiO2/Tetra-DNA-Ag2S纳米平台有效分离检测CTCs原理图。WM和TM融合为HM后包裹在Fe3O4@SiO2上。合成四面体-DNA-Ag2SNDs并与SA-HM-Fe3O4@SiO2进行连接。Fig1.3.IllustrationofthepreparationofHM-Fe3O4@SiO2/Tetra-DNA-Ag2SnanoplatformfortheefficientisolationanddetectionofrareCTCs.WMandTMwerefusedasHMandthencoatedontoFe3O4@SiO2.Tetra-DNA-Ag2SNDsweresynthesizedandgraftedwithSA-HM-Fe3O4@SiO2.1.2等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物检测过去几十年中各种用于特异性检测胞内肿瘤标志物及细胞表面肿瘤标志物的方法不断被开发出来包括酶联免疫吸附试验（ELISA）[7，8]，表面等离子体共振（SPR）[9，10]，聚合酶链反应（PCR）[11，12]，比色分析[13，14]，拉曼光谱（SERS）[15-17]，电化学分析[18，19]，荧光[20]等。传统ELISA方法通过将抗原、抗体固定化，经过复杂的连接修饰，加入酶与底物，通过颜色变化进行分析检测，易受多种因素干扰如代谢物、pH等外部条件。PCR作为一种变温核酸扩增技术，操作过程繁琐，对实验人员技术要求较高。其他方法的灵敏度又不够，基于此，许多等温核酸扩增技术被发展起来用于肿瘤标志物的高灵敏检测。1.2.1限制性外切酶辅助等温核酸扩增限制性外切酶即核酸外切酶（exonuclease），能从多核苷酸链的末端开始逐个水解磷酸二酯键降解核苷酸，可分为单链的核酸外切酶（核酸外切酶Ⅶ和大肠杆菌核酸外切酶Ⅰ）和双链的核酸外切酶（λ噬菌体核酸外切酶、大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ、T7噬菌体基因核酸外切酶等），在等温核酸信号扩增领域应用广泛[21-23]。Li等人[24]提出基于石墨烯，利用滚
【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel aptasensor strategy for protein detection based on G-quadruplex and exonuclease Ⅲ-aided recycling amplification[J]. Huan Shi,Tian Jin,Jiewen Zhang,Xiaoting Huang,Chunyan Tan,Yuyang Jiang,Ying Tan. Chinese Chemical Letters. 2020(01)
本文编号：3650178
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多种肿瘤标志物简介Fig1.1Schematicillustrationofvariouscancerbiomarkers.
功能型纳米材料结合等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物的检测21.1.2常见标志物种类miRNA、癌胚抗原及循环肿瘤细胞（CTCs）等肿瘤标志物作为近年研究的热点，对其进行精确实时的检测分析，在不同癌症的诊疗及预后方面具有重要意义。1.1.2.1miRNAmiRNA是一类长度约20-24个核苷酸的非编码单链RNA分子，参与生物体转录后基因表达调控，每种miRNA可调控多个靶基因，也可由多个miRNA调控同一基因，伴随着血液循环及体液循环，广泛存在于生命体血液，乳液、泪液、血清等，科研人员可通过检测待测样本中特定miRNA来对不同种癌症进行早期筛查与诊断。如图1.2所示，Xu等人[2]基于回文挂锁探针的滚环扩增技术（P-RCA）制备了一种DNA纳米结构，并对从肿瘤细胞中提取的、未经任何化学修饰的let-7amiRNA进行灵敏、特异性检测。以靶基因let-7amiRNA作为聚合反应引物触发P-RCA过程，产生长而重复的DNA链，可通过回文区域自杂交折叠形成具有大量双链片段的纳米结构，此时当暴露于SYBRGreenI时能检测到较强的荧光信号。随着挂锁探针中回文片段数量的增加，信号放大效率进一步提高，且P-RCADNA纳米结构具有较高的灵敏度与特异性，有望成为miRNA检测的生物医学研究和临床诊断的分析平台。图1.2.基于回文DNA序列和RCA构建新型DNA纳米结构在体外对靶miRNA（let-7a-miRNA）进行扩增检测实验原理图Fig1.2.PalindromicDNAsequencesandRCAwereusedtocreatenewDNAnanostructuresthatcanexecutetheamplificationdetectionoftargetmiRNA(let-7amiRNA)invitro.
功能型纳米材料结合等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物的检测4图1.3.构建HM-Fe3O4@SiO2/Tetra-DNA-Ag2S纳米平台有效分离检测CTCs原理图。WM和TM融合为HM后包裹在Fe3O4@SiO2上。合成四面体-DNA-Ag2SNDs并与SA-HM-Fe3O4@SiO2进行连接。Fig1.3.IllustrationofthepreparationofHM-Fe3O4@SiO2/Tetra-DNA-Ag2SnanoplatformfortheefficientisolationanddetectionofrareCTCs.WMandTMwerefusedasHMandthencoatedontoFe3O4@SiO2.Tetra-DNA-Ag2SNDsweresynthesizedandgraftedwithSA-HM-Fe3O4@SiO2.1.2等温核酸扩增技术用于肿瘤标志物检测过去几十年中各种用于特异性检测胞内肿瘤标志物及细胞表面肿瘤标志物的方法不断被开发出来包括酶联免疫吸附试验（ELISA）[7，8]，表面等离子体共振（SPR）[9，10]，聚合酶链反应（PCR）[11，12]，比色分析[13，14]，拉曼光谱（SERS）[15-17]，电化学分析[18，19]，荧光[20]等。传统ELISA方法通过将抗原、抗体固定化，经过复杂的连接修饰，加入酶与底物，通过颜色变化进行分析检测，易受多种因素干扰如代谢物、pH等外部条件。PCR作为一种变温核酸扩增技术，操作过程繁琐，对实验人员技术要求较高。其他方法的灵敏度又不够，基于此，许多等温核酸扩增技术被发展起来用于肿瘤标志物的高灵敏检测。1.2.1限制性外切酶辅助等温核酸扩增限制性外切酶即核酸外切酶（exonuclease），能从多核苷酸链的末端开始逐个水解磷酸二酯键降解核苷酸，可分为单链的核酸外切酶（核酸外切酶Ⅶ和大肠杆菌核酸外切酶Ⅰ）和双链的核酸外切酶（λ噬菌体核酸外切酶、大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ、T7噬菌体基因核酸外切酶等），在等温核酸信号扩增领域应用广泛[21-23]。Li等人[24]提出基于石墨烯，利用滚
【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel aptasensor strategy for protein detection based on G-quadruplex and exonuclease Ⅲ-aided recycling amplification[J]. Huan Shi,Tian Jin,Jiewen Zhang,Xiaoting Huang,Chunyan Tan,Yuyang Jiang,Ying Tan. Chinese Chemical Letters. 2020(01)
本文编号：3650178
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