新型DNA酶比色納米生物傳感器的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、人類基因組計(jì)劃(HGP)的順利完成，宣告了后基因組時(shí)代的到來，生命科學(xué)的研究從基因序列測定轉(zhuǎn)移到功能基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究上來。蛋白質(zhì)是生命物質(zhì)的基礎(chǔ)，貫穿于生命活動(dòng)的所有過程，與人體健康密切相關(guān)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究，在人類營養(yǎng)健康研究、藥物篩選、疾病診斷及臨床分析等方面都有重要意義。如何構(gòu)建高通量、高靈敏、高特異性的蛋白質(zhì)檢測技術(shù)成為目前蛋白質(zhì)組學(xué)研究的熱點(diǎn)。
　　 蛋白質(zhì)的定量檢測是研究蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)檢測主

2、要是通過抗原-抗體的相互作用。核酸適體(Aptamer)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有抗體的不足，被廣泛應(yīng)用于生物傳感器中蛋白質(zhì)的特異性檢測。G-四分體DNA酶作為一種新型的DNA酶，具有過氧化催化活性，易于構(gòu)建，可被用與電化學(xué)發(fā)光生物傳感器和比色傳感器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的信號(hào)擴(kuò)增檢測。另外，納米粒子合成簡單、成本低、大的比表面積，良好的生物相容性及光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，在生物傳感器中得到廣泛應(yīng)用。因而，開發(fā)新型的納米生物傳感器有望實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的快速、高靈

3、敏檢測。
　　 本論文的創(chuàng)新之處就是構(gòu)建了基于G-四分體DNA酶的新型納米比色生物傳感器。結(jié)合金納米粒子優(yōu)異的生物相容性和磁納米顆粒的順磁性，發(fā)展了一種特異性識(shí)別蛋白質(zhì)的新的傳感技術(shù)，開拓了后基因時(shí)代的研究領(lǐng)域。論文的主要內(nèi)容如下：第一章緒論
　　 本章首先介紹了生物傳感器的原理和分類，其中著重介紹了酶生物傳感器的分類及其研究進(jìn)展。詳細(xì)綜述了G-四分體DNA酶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其在DNA和蛋白質(zhì)檢測中的應(yīng)用，并且介紹了納米材

4、料在生物傳感器中的應(yīng)用，闡明了本論文研究的理論基礎(chǔ)和選題依據(jù)。最后提出了本論文研究工作的目的和意義。
　　 第二章基于金納米DNA酶雙催化和磁納米粒子分離的高靈敏比色檢測凝血酶蛋白質(zhì)的研究
　　 本文基于金納米粒子DNA酶雙催化和磁性納米粒子，以凝血酶蛋白(thrombin)為研究對(duì)象構(gòu)建了一種新型的比色納米傳感器。金納米粒子表面標(biāo)記上一種具有催化性質(zhì)的DNA酶和核酸適體(TBA)，與固定在磁性納米粒子上的互補(bǔ)核酸雜交，

5、形成核酸適體傳感器。在凝血酶蛋白的存在下，核酸適體更傾向于與凝血酶蛋白結(jié)合形成G-四分體結(jié)構(gòu)，使得原來的雙鏈解離，標(biāo)記有DNA酶的金納米粒子游離出來。游離出來的標(biāo)記有DNA酶金納米粒子具有雙催化的功能，在H2O2的存在下，可催化氧化ABTS產(chǎn)生藍(lán)綠色的氧化產(chǎn)物，達(dá)到了擴(kuò)增比色檢測凝血酶蛋白的目的。由于利用雙催化的高靈敏度，該傳感器對(duì)凝血酶的檢測可達(dá)到0.1nM。這種檢測方法成本低、簡單、快速、靈敏度高、特異性好，有望為其他生物分子的檢測

6、提供一種多樣化的手段。
　　 第三章基于多段對(duì)稱型DNA酶構(gòu)建比色生物傳感器高靈敏檢測凝血酶蛋白質(zhì)的研究
　　 多段對(duì)稱型DNA酶是一種相比于普通一段式DNA酶能更靈敏地檢測核酸或蛋白質(zhì)的G-四分體結(jié)構(gòu)的新型活性酶，因此廣泛被應(yīng)用在各種生物分子檢測上。本文結(jié)合多段對(duì)稱型DNA酶和核酸適體技術(shù)，以凝血酶(thrombin)為研究對(duì)象精心設(shè)計(jì)了兩種高靈敏信號(hào)擴(kuò)增的比色適體傳感器?！皊ignal-off”型是一個(gè)靈敏的、完全的

7、DNA結(jié)構(gòu)的適體傳感器。它利用核酸適體(TBA)對(duì)凝血酶蛋白的高特異性識(shí)別以及多段對(duì)稱型DNA酶為擴(kuò)增信號(hào)元件來構(gòu)建的，可以用于凝血酶的檢測。該適體傳感器簡單，成本低，但是檢測中易受外界干擾產(chǎn)生假陽性信號(hào)，影響目標(biāo)檢測?！皊ignal-on”型適體傳感器利用磁納米顆粒并通過目標(biāo)誘導(dǎo)的取代反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)凝血酶的高靈敏高特異性檢測，避免了假陽性信號(hào)的干擾。該適體傳感器對(duì)凝血酶的檢測在凝血酶濃度為1到40nM之間具有良好的線性關(guān)系，檢測限為1n