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随着脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acids,DNA)信号放大技术的发展,它已经被广泛应用于基础生物研究、生物医学、食品等方面,成为最有应用价值的分析方法之一。同时,电化学分析方法也凭借灵敏度高、成本低、小型便携等优势常常与DNA信号放大技术联合应用于生物分子(DNA、RNA、蛋白质、小分子等)的检测。本文构建了两种基于DNA信号放大技术的电化学生物传感器分别用于蛋白质和m RNA的检测。1.免疫测定和酶活分析相结合的电化学生物传感器用于人脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1的精准分析人脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1(Human apurinic/apyrimidinic endonuclease1,APE1)是一种细胞内多功能酶,在细胞的周期控制、转录因子的调节以及氧化应激反应等方面起着重要作用。除此之外,APE1在核酸的碱基切除修复中也起着非常关键的作用。在这里,我们发展了一种兼顾免疫分析和酶活分析的新型电化学生物传感方法用于APE1的酶活测定。其基本原理是设计和构建了一个可被APE1催化激活的DNA催化发夹自组装序列结构,并将该结构的DNA用具有电活性的Cd S和Pb S量子点标记作为信号输出分子以输出电化学信号。在该系统中,双阳信号的产生需要同时满足免疫识别和酶活性催化两个条件,这是对APE1进行准确酶活分析的基础。实验结果表明,该方法对APE1的线性检测范围为0.01～4 U/m L,最低检测限为0.00518 U/m L,与常规方法相当或优于常规方法。更重要的是,该方法既能准确反映出抑制剂对酶活性的抑制作用,又能将APE1与其同工酶区分开来,有效地克服了仅用DNA荧光探针不能区分同工酶的缺陷,又解决了传统的ELISA免疫测定无法准确测定酶活的问题。该集成系统的成功实现将有助于APE1在生物医药领域的研究和应用,也为其他酶活的准确分析提供参考。2.聚多巴胺辅助的电化学生物传感器用于miR208a检测的研究急性心肌梗死(Acute myocardial infarction,AMI)是冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌坏死。miR208a是与AMI高度相关的一种靶标小RNA。在本论文中,我们设计了一种含有G四联体序列的六角星形核酸信号放大器(Hexagon Star G4,Hex SG4),并将其用于miR208a的电化学检测。其实验原理是将具有类辣根过氧化物酶(HRP)活性的G四联体序列整合到三种DNA发夹(H1,H2,H3)中,这三种DNA发夹可以通过彼此之间的互补序列形成一个完整的六角星形结构(Hex S)。同样可通过碱基互补将Hex S连接到带有捕获核酸链的磁珠上。在钾离子和血红素存在时,六角星形结构中的G四联体序列可以形成G四联体,并且具有催化活性,从而将多巴胺(Dopamine,DA)氧化形成聚多巴胺(Polydopamine,PDA),再通过PDA沉淀具有电化学活性的碲化镉量子点(Cd Te Quantum dots,QDs),最终采用阳极溶出伏安法进行电化学检测。经过优化设计,该电化学传感器对miR208a的线性检测范围在1 p M～10 n M之间,最低检测限为0.3 p M。该电化学传感器简单,灵敏度远远高于荧光检测,在miRNA的检测中显示出良好的应用前景。