二维DNA探针组装及电化学传感信号放大机制研究

来源 :上海工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sudyhard
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DNA是一种迷人的生物聚合物,由于其高度可编程的特性和在生物-纳米界面上独特的相互作用,可以赋予纳米材料多种特殊的功能。DNA分子结构中,两条脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕,构成双螺旋结构。DNA具有完美的识别特征,可以以预期的方式编程和组装,从而组成特殊的结构,具有独特的理化性质。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外部,碱基朝向里面。作为一种独特的生物材料时,通过化学方法对DNA进行特殊标记和修饰后制成信号探针和捕获探针,可以使其具备更多特殊的性能,结合不同的材料应用于各种传感策略。对于转基因检测和细菌识别的现场检测需要检测方法高效、低耗、便捷、准确,传统的方法难以满足现场检测的要求,难以开发出有效的现场检测手段。而电化学核酸生物传感器在核酸目标检测分析方面表现出成本低、省时、便携、操作方便、灵敏度高等优点,具有现场检测的巨大应用潜力。首先,为了开发我们的二维DNA探针电化学生物传感器,我们通过设计、验证、制备和评价等一系列的流程,人工合成了性质稳定、序列正确、符合要求的RNAi转基因玉米质粒DNA参考样品。并由此DNA参考样品成功合成了体外转录的ds RNA样品作为我们传感器的研发标准样品。然后,以设计合成的RNAi转基因玉米ds RNA样品为模拟检测目标,我们研制了一种基于Poly A DNA探针的电化学生物传感器(E-biosensor)。实现了对RNAi介导的转基因玉米RNA的低浓度检测,在1 p M~300n M对长茎环ds RNA分析中验证了该检测方法的实用性,对直接提取转基因玉米总RNA时具有较好的选择性。并且通过添加不同的信号探针我们的传感器首次实现了对不同结构的目标RNA的结构分析。值得一提的是,当RT-RPA技术与我们的生物传感器相结合时,灵敏度大大提高,检测限低至10 a M。之后,为了解决细菌识别问题,我们组建了一个吸附DNA荧光探针的非特异性传感阵列。该荧光传感器列由偶联了8个二进制编码序列的DNA探针的非特异性纳米受体(2D-nps)组成,用于蛋白标记物和不同细菌病原体的识别。非特异性的传感方式可以获得一个具有检测物特征的数据集,该数据集能够提供目标分子全面的信息。由于该方法是对特定目标的非特异性检测,它们可以对单个分子进行多次读数,收集大量数据,来提供更详细的信息和特征响应模式,以便进行分析。这种策略提高了精度和再现性的传感技术,几乎没有任何偏差。并且利用Ward方法建立了基于欧氏距离的层次聚类树状图。综上所述,我们已经使用了n GO/ss DNA-FAM结合物来提供快速和敏感的细菌荧光传感。通过使用由n GO/ss DNA-TAMRA偶联物组成的阵列,针对不同的细菌产生了独特的荧光图案。该传感器阵列在区分纯细菌甚至混合细菌方面表现出了出色的性能,分类准确率达到100%。
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