基于纳米材料的miRNA和PARP-1检测方法研究

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癌症的诊断可以通过对癌症标志物的检测实现,随着人们对癌症起因和发展的不断研究,越来越多的癌症标志物被发现,使得癌症早期诊断的可能性越来越高。癌症的早期诊断在癌症的治疗中起重要作用,越早确诊并开始治疗,癌症患者的生存率越高。针对这一目标,本文探究了癌症标志物mi RNA和聚(ADP-核糖)聚合酶-1(PARP-1)的检测方法,利用介孔二氧化硅膜、金纳米簇等材料以及链置换扩增和类催化发夹组装等扩增方法,实现了对聚(ADP-核糖)聚合酶-1的免标记、双模式检测和多种mi RNA的检测。本论文的主要内容如下:1.基于链置换扩增和类催化发夹组装的超灵敏特异性多种mi RNA检测在这项工作中,我们提出了一种基于链置换扩增(SDA)反应和类催化发夹组装(ACHA)反应的超灵敏、特异性的多种mi RNA检测方法。靶标mi RNA与模板特异性结合后,引发SDA反应,产生大量扩增产物,这些扩增产物参与电极表面的ACHA反应,导致亚甲基蓝(MB)和二茂铁(Fc)的电化学信号降低。MB和Fc的电化学信号分别与mi RNA-122和mi RNA-21浓度在0.1 f M至10 f M的范围内线性相关,检出限分别为0.012 f M和0.075 f M。因为mi RNA并不直接参与电极表面的反应,仅通过更改模板链序列就能使该电化学传感器应用于其他mi RNA的检测。本章节设计的电化学传感器可以通过与新加入的DNA链孵育来实现再生。这种方法为将来在临床诊断中的应用提供了机会。2.基于垂直方向介孔二氧化硅膜的无标记聚(ADP-核糖)聚合酶-1活性测定在这项工作中,我们开发了一种免标记的电化学传感器用于检测PARP-1活性,基于带负电荷的聚(ADP-核糖)(PAR)与带正电荷的氨基功能化介孔二氧化硅膜(NH2-MSFs)之间的静电吸引,带负电荷的PAR被吸附在NH2-MSFs表面,吸附的PAR阻止了电活性探针到达ITO电极,抑制了电化学信号。该方法的检测范围为0.01 U到1.2 U,检出限为0.005 U,与之前报道的PARP-1生物传感器相当。该方法同样可以用于评估PARP-1抑制剂,并检测人血清和真实癌细胞裂解液中的PARP-1活性,有望用于临床诊断。3.荧光和化学发光双模式检测PARP-1在这项工作中,开发了一种双模式、免标记检测PARP-1的方法。首先,我们在磁珠上修饰了特定的ds DNA(ds DNA-MB),然后被ds DNA激活的PARP-1催化带负电荷的聚(ADP-核糖)(PAR)合成。由于PAR与带正电的金纳米簇(Au NCs)之间强烈的静电相互作用,大量正电性的Au NCs被吸附在PAR上,产生强荧光信号(FL)。另外,Au NCs也可以用于催化鲁米诺-过氧化氢体系,产生强化学发光信号(CL)。FL和CL信号与0.01 U到1.0 U PARP-1线性相关,检测限(LOD)分别为0.009 U和0.007 U。此外,这种双模式策略可用于评估抑制剂,也可以区分正常细胞与癌细胞。因此,该方法为将来的临床诊断和抑制剂研究开辟了一条新途径。
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