纳米探针芯片技术用于微量乙肝病毒DNA的检测

利用两组探针修饰的微粒:(1)表面标记有可与待测乙肝病毒(HBV) DNA另一端结合的纳米金探针1(信号探针)以及可与信号探针部分结合的纳米金探针2(检测探针);(2)表面标记有可与待测HBV DNA一端结合的磁珠探针(捕捉探针1).检测靶HBV DNA时,磁珠探针与信号探针在液相中可分别与HBV DNA靶序列一端结合最终形成三明治样结构.再以磁场将三明治样复合物从反应液中分离,以DTT溶液将信号探针从纳米金颗粒上洗脱.洗脱后的信号探针数量反映靶基因的多寡,信号探针一段与预先点样的基因芯片上的捕捉探针2结合,检测探针与信号探针另一段相结合,最后用银染液将检测探针显色从而得到靶目标DNA相对定量信息.结果表明,本检测方法的检测灵敏度达到10-15 mol/L水平.检测时间少于1.5 h,检测结果与HBV DNA水平呈现较好的线性关系且无假阳性结果;本方法有望用于乙肝病人血清中HBV DNA的快速筛测及其它微生物基因的检测.     

荧光光谱法研究核黄素与鲱鱼精DNA的相互作用

在B-R缓冲溶液中, 以吖啶橙(AO)作荧光探针研究了核黄素(RF)与DNA的相互作用. 在pH值为7.25时, 荧光光谱研究表明, RF与DNA发生作用生成了复合物, 其结合比为n_RF∶n_DNA＝5∶1, 28 ℃时RF与DNA的结合常数K＝2.53×10⁶ L/mol; 并运用双倒数法求得RF与DNA相互作用的 为－6.06×10⁴ J/mol, 为－78.70 J/(mol•K), 28 ℃时的 为－3.69×10⁴ J/mol. 同时通过粘度法、盐效应和Scatchard法等研究了RF与DNA的作用方式, 确定了在该实验条件下RF与鲱鱼精DNA之间主要为沟面和静电作用方式.     

基于纳米金复合探针-蛋白芯片检测心肌损伤标志物

运用纳米金复合探针结合蛋白芯片,建立了一种检测心肌损伤标志物的新方法.构建了2种纳米金探针:标记有检测抗体和DNA探针1的检测探针和标记有DNA探针2(与DNA探针1的碱基互补配对)的信号探针.当目的抗原存在时,检测探针经检测抗体和抗原,与芯片上捕获抗体结合固定在芯片上,信号探针通过碱基互补配对与检测探针结合使信号放大,最后利用纳米金成核原理染色,通过显微镜观察结果并定量分析.该体系在40 min内可检测多种标志物,其中肌钙蛋白Ⅰ(c TnⅠ)的检出限为10 pg/m L,与临床电化学发光法(ECLIA)灵敏度相当;肌红蛋白(MYO)与新型脂肪酸结合蛋白(HFABP)的检出限分别为640和10 pg/m L,与ECLIA及酶联免疫吸附法(ELISA)相比,灵敏度显著提高.     

DNA与5-Br-PAN-S分子间结合反应

利用光谱修正技术研究脱氧核糖核酸(DNA)与5-Br-PAN-S(L)分子间的相互作用,通过pH 8.04的介质中DNA与5-Br-PAN-S反应的光谱研究,测定了结合产物的物理化学参数10 ℃时探针L与DNA的结合比为4.3,结合常数K=0.6118×106;30 ℃时探针L与DNA的结合比为3.7,结合常数K=0.676 9×106.此结合反应符合Langmuir吸附方程,该方法可应用于痕量DNA的测定.     

基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法

运用荧光纳米金探针和基因芯片杂交建立一种新的DNA检测方法. 荧光纳米金探针表面标记有两种DNA探针: 一种为带有Cy5荧光分子的信号探针BP1, 起信号放大作用; 另一种为与靶DNA一部分互补的检测探针P532, 两种探针比例为5∶1. 当靶DNA存在时, 芯片上捕捉探针(与靶DNA的另一部分互补)通过碱基互补配对结合靶DNA, 将靶DNA固定于芯片上; 荧光纳米金探针通过检测探针与靶DNA及芯片结合, 在芯片上形成“三明治”复合结构, 最后通过检测信号探针上荧光分子的信号强度来确定靶DNA的量. 新方法检测灵敏度高, 可以检测浓度为1 pmol/L的靶DNA, 操作简单, 检测时间短. 通过改进纳米金探针的标记和优化杂交条件, 可进一步提高核酸检测的灵敏度, 这将在核酸检测方面具有重要的应用价值.     

光谱法研究对氨基苯乙酮缩对二甲氨基苯甲酰腙与DNA的相互作用

合成了对氨基苯乙酮缩对二甲氨基苯甲酰腙(AAPABH),采用荧光光谱法和UV-Vis吸收光谱法研究了AAPABH与DNA的相互作用。在pH 7.4Tris-HCl缓冲溶液中,以345 nm激发该化合物发射弱荧光,加入DNA后出现明显的荧光增强现象,表明探针分子与DNA结合形成了稳定配合物,其结合常数为5.48×107L/mol。研究了离子强度对体系荧光强度的影响,结果显示NaCl的加入未引起AAPABH-DNA体系荧光强度明显变化,表明AAPABH和DNA间不存在静电作用;同时DNA对AAPABH吸收光谱的影响表现为减色效应、探针分子与热变性后的DNA作用力明显小于与未变性DNA间的作用力、探针分子与溴化乙锭(EB)竞争结合DNA使得EB-DNA体系荧光猝灭,上述实验结果均表明探针分子主要以嵌插作用方式与DNA作用。     

基于三纳米金粒子作标记物的DNA电化学生物传感器的研究

近年来所报道的,包括DNA-Au生物条码技术在内的~([1]),利用各种纳米材料修饰DNA作为探针元件的信号放大DNA传感器~([2])都受限于一种杂交模式缺陷,即难以避免多条目标DNA分子与一个DNA探针相结合.相比于目标DNA分子与DNA探针一对一识别结合的理想模式,这种多对一的结合模式必然导致灵敏度的损失.本工作研制了一种基于一对一识别模式,且利用三纳米金粒子生物条码信号放大的新型DNA探针,很好地解决了这个问题.     

基于双纳米金探针杂交法检测HBV DNA

利用双纳米金探针结合基因芯片平台建立了一种检测乙肝病毒基因(HBV DNA)的新方法. 根据HBV DNA的保守序列设计捕获探针和信号报告探针, 通过一对互补的纳米金检测探针的双杂交法对HBV DNA进行信号放大, 最后进行银染, 达到对HBV DNA的可视化检测. 该方法的灵敏度高, 可检测10 fmol/L的HBV DNA, 且能在1.5 h内完成检测. 其具有的快速、 高灵敏度及低成本等优势使其有望发展成为一种检测HBV DNA的新方法.     

利用压电生物传感器研究核因子NF—κB与其特异结合DNA的相互作用

设计并合成了核因子NF-κB的特异结合DNA序列探针,在其5端巯基化修饰后固定在基频10 MHz的石英晶体金膜表面,构建压电DNA-蛋白质相互作用生物传感器,研究了传感器的响应特性及NF-κB的p65蛋白亚基与其特异DNA结合的亲和常数Ka.DNA探针浓度在0.25 ～2.0 μmol/L范围内,随着探针浓度的增加,传感器的响应频率逐渐增大,当探针浓度超过2.0 μmol/L时,传感器的响应频率反而降低;反应缓冲液镁离子浓度、pH对p65蛋白亚基与其特异DNA结合有影响,当MgCl2浓度为50 mmol/L、pH 7.5时,p65蛋白亚基与其特异DNA结合引起的传感器响应频率最大;在p65质量浓度为10 ～40 mg/L时,结合反应引起的频率变化与p65质量浓度呈线性相关,检测批内相对标准偏差(RSD)小于5%,批间RSD小于10%,最大结合量和结合常数Ka分别为(49.6±1.5) ng和(3.92±0.14)×106 L*mol-1.构建的压电DNA-蛋白质相互作用生物传感器具有结构简单、操作方便、不需标记、实时检测等优点,可直接用于核因子NF-κB与DNA的相互作用研究.     

表面等离子体子共振传感器用于研究不同材质包裹的磁性纳米粒子性质

利用自行设计组装的以白色发光二极管为光源的表面等离子体子共振传感器实验装置, 检测了不同材质包裹的磁性纳米粒子连接靶向DNA与生物素化DNA探针的结合程度. 结果表明, 与聚苯乙烯磁性微球连接的靶向DNA相比, Fe3O4@SiO2核壳式纳米微球连接的靶向DNA与生物素化的DNA探针结合速率较快, 且其相对标准偏差较小.     

儿茶素与DNA分子间的相互作用机制研究

采用荧光光谱法和紫外光谱法研究了在生理酸度(pH=7.4)条件下儿茶素与DNA的作用方式.通过研究DNA与儿茶素相互作用的荧光和紫外光谱,并结合溴化乙锭荧光探针、Ⅰ￣离子效应、DNA熔点效应及盐效应等实验,探讨儿茶素与DNA的作用模式.研究结果表明儿茶素与DNA主要以嵌插方式发生结合.根据DNA对儿茶素荧光的猝灭,计算出儿茶素与DNA的结合常数为9.44×10-4L·mol-1,结合位点数为1.18.     

Ru(phen)2dppx2+光谱探针法研究道诺霉素与脱氧核糖核酸的相互作用

以核酸分子“光开关”Ru(phen)2dppx2 为探针,分别采用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法研究了抗癌药物道诺霉素(daunomycin,DNM)与小牛胸腺DNA之间的作用方式,结果表明:DNM是以插入的方式与DNA相互作用。Scatchard方程的研究表明,Ru(phen)2dppx2 与小牛胸腺DNA的结合比为1∶4~1∶5;表观结合常数为2.58×107L/mol。DNM加入后,表观结合常数大大降低,这也表明道诺霉素主要是以插入方式与DNA结合。作为研究核酸分子的荧光探针,与溴化乙锭相比,Ru(phen)2dppx2 具有灵敏度高、毒性低、稳定性好、选择性好、使用方便等优点。     

寡聚酰胺为探针的电化学DNA生物传感器

DNA分子中的碱基对可以长程传递电荷, DNA分子中的碱基π堆积结构为电荷的长程传递提供了良好的通道. 电荷在DNA分子中的传递受碱基序列的影响, 利用这种性质可以构建DNA碱基错配检测的电化学传感器. 寡聚酰胺能和DNA以小沟绑定方式高亲和力地结合, 并且具有序列识别功能, 本文以带有硝基官能团的寡聚酰胺分子为电化学探针, 设计了电化学DNA生物传感器. 结果显示, 寡聚酰胺与DNA修饰电极作用后, 电化学响应显著增强, 并且可以作为检测DNA碱基错配的电化学探针分子.     

氧化石墨烯增强荧光各向异性新策略在microRNA检测中的应用

microRNA(miRNA)是一类与癌症等重大疾病的发生密切相关的非编码小分子RNA.本文基于氧化石墨烯(GO)放大荧光各向异性(FA)原理,构建了GO/cDNA/Linker DNA/pDNA(DNA-GO)复合探针体系,结合靶物催化诱导信号循环放大策略,实现了miRNA-21的灵敏检测.在复合探针形成后,GO增加了荧光旋转体的体积和质量,Linker DNA上染料分子的荧光各向异性值增大.miRNA-21可通过"toehold"介导的链置换反应与Linker DNA杂交,使pDNA脱离Linker DNA.进一步加入Fuel DNA后,Fuel DNA与Linker DNA配对形成双链,从GO表面脱离,使Linker DNA上染料分子的荧光各向异性减小.被置换下来的miRNA-21进入下一循环,因此一个目标分子可以诱导形成多个Fuel DNA与Linker DNA的杂交双链,使荧光各向异性进一步减小.利用减小的荧光各向异性值实现了miRNA-21的灵敏检测.在本方法中,荧光各向异性减小值与miRNA-21浓度在10~330 nmol/L范围内呈线性关系,检测限为1.09 nmol/L.     

异鼠李素与脱氧核糖核酸相互作用的电化学与紫外光谱法研究

采用电化学方法,结合紫外-可见光谱法研究异鼠李素(ISOR)在碳糊电极上与DNA的作用机制,并通过天然DNA(fsDNA)和变性DNA(ssDNA)与异鼠李素的作用的不同,得出异鼠李素与DNA分子发生嵌插作用的结论,形成DNA-2[ISOR] 1 : 2型的超分子化合物,求得结合常数β=1.03×105 L/mol.因此ISOR有可能成为一种用于DNA分析测定的新型探针.     

两种荧光探针法研究三种非甾体抗炎药与DNA的相互作用

采用溴化乙锭(EB)和中性红(NR)两种荧光探针分别考察了三种非甾体抗炎药(吲哚美辛、舒林酸和托美丁)与DNA的相互作用, 采用荧光发射光谱和共振散射光谱技术得出了基本一致的结论: 吲哚美辛和舒林酸可以在一定程度上与DNA结合(舒林酸更强), 结合方式可能有嵌插作用, 也可能有药物分子在DNA双链表面的组装, 作用力来源于静电作用. 而托美丁几乎不与DNA作用, 因为其疏水性弱, 与DNA分子结合几率小.     

一种不对称菁染料及其与不同结构DNA的相互作用

为考察小分子配基与不同核酸结构的结合机理,发展新的核酸探针分子,合成了一种新型一次甲基不对称菁染料(MTP).吸收光谱、荧光光谱及圆二色光谱研究结果表明,MTP可与平行和混合平行G-四链体DNA(如c-myc和22AGK+)较强地结合,并引起130~180倍的荧光增强;其与单/双链DNA作用较弱,导致40~60倍荧光增强;而与反平行G-四链体DNA(如TBA和22AGNa+)的作用最弱,只引起15~25倍荧光增强;以上结果表明MTP可作为荧光探针分子用于区别不同结构的核酸分子.结合机理研究表明,平行和混合平行G-四链体DNA优先通过沟槽结合模式结合1分子MTP,再通过末端堆积模式结合另1分子MTP.     

基于免标记发夹型探针和核酸外切酶Ⅲ的荧光信号放大DNA检测

设计合成了一种长臂发夹型核酸探针,结合核酸外切酶Ⅲ水解反应建立了一种免标记荧光信号放大高灵敏检测DNA的新方法.当不存在靶DNA时,SYBR GreenⅠ荧光染料能够嵌入发夹型探针的茎部而发出很强的荧光,而当存在靶DNA并与发夹型探针杂交后,核酸外切酶Ⅲ从杂交产物的3'端开始水解发夹型探针,释放出靶DNA,并触发下一个酶水解反应,同时SYBR GreenⅠ染料也随发夹型探针水解而释放,导致荧光信号降低,从而实现了对DNA的免标记荧光信号放大高灵敏检测.该方法的检出限低至320 fmol/L,比传统双标的分子信标的方法降低了4~5个数量级,且该方法还具有免标记、简单、快速的特点.     

中草药功能因子山柰酚与DNA相互作用的研究

在生理酸度条件下(pH=7.4),运用紫外-可见、粘度、DNA熔点效应及以中性红(NR)为荧光探针的同步荧光等实验手段研究了山柰酚与DNA的相互作用.结果表明:加入DNA后,山柰酚的吸收光谱呈现减色和红移现象;山柰酚的加入使得DNA-NR同步荧光强度猝灭,表明山柰酚对NR与DNA的结合为竞争性抑制;山柰酚的加入使得DNA的粘度增大,热变性温度升高.由上述实验现象推断山柰酚与DNA之间发生了嵌插作用.计算了25、32和39 ℃下,山柰酚与DNA相互作用的结合常数K和结合位点数n分别为3.87×103 L·mol-1、0.85,6.71×103 L·mol-1、0.92和9.73×103 L·mol-1、0.92.由求得的热力学参数推断山柰酚与DNA结合的驱动力主要是疏水作用力.     

基于杂交链式反应信号放大和磁分离技术荧光检测端粒酶活性

端粒酶是由RNA和蛋白质组成的一种核糖核蛋白酶, 它一般在癌细胞中被激活. 它与端粒DNA的不断复制以及癌细胞的不断增殖密切相关. 所以检测端粒酶的活性对癌症的早期诊断以及以端粒酶为靶标分子的抗癌药物的开发具有重要意义. 利用杂交链式反应(HCR)无酶放大检测信号, 建立了一种简单、快速的端粒酶活性检测方法. 端粒酶延伸产物是一条末端具有(ggttag)_n重复序列的DNA. 在实验过程中, 通过链霉亲合素与生物素的特异性作用将端粒酶延伸产物连接在磁性微球上. 设计一条端粒酶延伸产物特异性的DNA探针I作为杂交链式反应的引发探针. DNA探针I的3'-端与端粒酶延伸产物的重复序列匹配, 通过杂交, DNA探针I被固定在磁球上; DNA探针I的5'-端引发DNA探针II和探针III发生杂交链式反应. DNA探针II和探针III上都标记有荧光基团, 可以利用荧光直接进行信号检测. 在反应过程中, 通过磁分离去除多余未反应的三种DNA探针. 在优化条件下, 可以检测到1.0×10⁵个Hela细胞中的端粒酶活性. 该方法简单、快速、检测成本低, 分析全程无酶参与, 在肿瘤或癌症的临床诊断以及以端粒酶为靶标分子的抗癌药物的筛选上具有广阔的应用前景.