【摘 要】
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近年来,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,生命健康问题备受关注。以肿瘤标志物检测、光学成像诊断等为代表的各种新型疾病诊断方法已成为当前研究的热点。与疾病相关的其他生物分子,如血红蛋白、L-半胱氨酸等都与疾病的发生发展有着密切的关系。目前,用于生物分子检测的方法有荧光法、比色法、电化学传感、表面等离子体共振、表面增强拉曼散射等,这些方法尚存在操作复杂、成本高、需要昂贵的设备和仪器等不足。因此,
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近年来,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,生命健康问题备受关注。以肿瘤标志物检测、光学成像诊断等为代表的各种新型疾病诊断方法已成为当前研究的热点。与疾病相关的其他生物分子,如血红蛋白、L-半胱氨酸等都与疾病的发生发展有着密切的关系。目前,用于生物分子检测的方法有荧光法、比色法、电化学传感、表面等离子体共振、表面增强拉曼散射等,这些方法尚存在操作复杂、成本高、需要昂贵的设备和仪器等不足。因此,仍需开发新的简单、快速、灵敏且低成本的生物传感策略与方法。核酸可作为识别靶分子的优异探针,已被广泛用于生物传感领域。氧化石墨烯（graphene oxide,GO）是一种新型碳纳米材料,具有很好的生物相容性,可作为高效的荧光猝灭剂和生物分子的载体材料。将核酸探针、氧化石墨烯与目标物质的特异性结合过程转化为易检测的光、电、热等信号,可实现目标生物分子的有效检测。本研究充分利用核酸探针结构的灵活性及核酸适体对靶标的特异性,并结合性能优异的氧化石墨烯材料,进行高灵敏度光学生物传感器的设计,主要研究工作如下:1)基于新型发夹核酸探针的多功能光学生物传感器,可同时实现对血红素、血红蛋白和L-半胱氨酸的荧光和比色检测。首先,基于一种新型的富G发夹核酸探针,构建了一个荧光“turn-on”模式的血红素和血红蛋白检测平台。发夹核酸探针的3’和5’端分别标记FAM和BHQ1,发生荧光共振能量转移时,FAM的荧光被BHQ1猝灭。当血红素/血红蛋白与发夹核酸探针结合时,探针结构转变为G-四链体结构,FAM与BHQ1的空间距离增大,不能发生荧光共振能量转移,FAM的荧光发射恢复,实现了血红素（检测限为282 p M）以及血红蛋白（检测限为108 p M）的有效检测。进一步,形成的G-四链体/血红素复合物具有过氧化物酶活性,可催化底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）和过氧化氢之间的氧化还原反应,生成吸收峰位于652 nm处的蓝色产物。然而,当L-半胱氨酸存在时,由于其对过氧化物酶活性的抑制,使蓝色产物变为无色。该生物传感器具有简单、快速、灵敏和特异性的特点,也可用于血清样品中目标物质的检测,具有较高的实用性。2)基于核酸探针和氧化石墨烯的microRNA-21生物传感器。microRNA在许多肿瘤细胞中的表达水平均高于正常细胞,是一种新型的肿瘤标志物。以靶标microRNA-21的互补链为识别探针,以染料SYBR Green I为荧光信号分子,以GO为载体,可实现体外或细胞内microRNA的灵敏检测。无靶标存在时,单链DNA识别探针可通过π-π堆积作用吸附在GO表面,游离状态的SYBR Green I发射微弱的荧光。在GO的介导下单链核酸探针进入肿瘤细胞,与microRNA-21特异性结合形成双链结构,嵌入双链DNA小沟区域的SYBR Green I发出强烈的绿色荧光。通过监测SYBR Green I的荧光可实现对肿瘤标志物microRNA-21的检测,及对正常细胞和肿瘤细胞的显著区分。该生物传感器具有较高的灵敏度和特异性,而且可用于血清中靶物质的检测,为以microRNA-21检测为主的肿瘤早期诊断提供了有价值的参考依据
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