DNA功能化纳米金用于生物小分子检测

纳米金是金的微小颗粒,在水溶液中以胶体金的形态存在。胶体金的颜色会随着其粒径及表面修饰差异而发生变化,这种颜色变化可通过肉眼观察;同时,这种改变会产生强烈的光散射或光吸收信号。基于这种信号而建立的纳米金比色检测法,已被广泛用于生物分子(如核酸、蛋白质、多糖甚至是细胞)的检测。DNA功能化纳米生物传感器是利用核酸碱基配对原则进行识别,能实现特定基因片段的持续、快速、灵敏和选择性检测。本文结合最近十年的研究现状,主要论述了DNA功能化纳米金用于比色检测法的原理及用于核酸、蛋白质和部分生物小分子的检测,并评述了其中的挑战和前景。     

核酸功能化金纳米探针在活细胞荧光成像方面的应用

荧光标记的核酸功能化金纳米探针结合了纳米材料与核酸技术的优势,具有增强的稳定性、良好的生物相容性、独特的光学性质及精确的可编程性,开辟了活细胞传感的新纪元.信号放大型的核酸功能化金纳米探针在原位检测含量较低但功能强大的RNA、蛋白质等生物标志物方面尤其表现出明显的优势.本文从活细胞成像分析的角度,重点介绍了荧光标记的核酸功能化金纳米探针的性质、设计原理及应用进展.     

DNA调节纳米金模拟酶活性的癌胚抗原比色检测

本文构建了一个DNA调节纳米金颗粒（AuNPs）过氧化物酶模拟酶活性的比色检测方法,用于癌胚抗原的检测。将癌胚抗原的核酸适配体及其互补链通过碱基互补配对构成双链DNA,修饰在磁性微球负载的纳米金颗粒上,制备出具有可调节过氧化物酶模拟酶活性的生物探针。癌胚抗原被生物探针上的核酸适配体捕获后,在AuNPs表面形成空间位阻效应屏蔽底物,从而抑制了AuNPs的酶活性。且为了指示纳米金颗粒的酶活性,用生物探针催化氧化色源底物3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）显色。TMB颜色随着癌胚抗原浓度的增加而变浅,根据体系650nm处的吸光度与癌胚抗原浓度之间的反比关系实现了对癌胚抗原的测定,线性范围为2~18 ng/mL,检测限达0.375 ng/mL。此外,癌胚抗原浓度超过4.8 ng/mL时,颜色出现了可直接用肉眼判断的显著变化。为使检测更加便携,本文同时设计了倒置磁分离检测管,在管中就能完成纳米探针捕获癌胚抗原、磁分离、洗涤。最优条件下,比色检测体系回收率为99%~100%,与临床检验差异显著性分析表明,t检验低于3.182,无明显差异。     

功能化金纳米修饰电极自组装及其在固定化酶生物传感器中应用

功能化金纳米修饰电极是化学修饰电极,不仅具有特定功能团性能,且能提供电化学信号,可用于与待测物的电子传递,电子捕获,判定某化学反应是否发生.功能化金纳米修饰电极检测待测物,具有灵敏度高、检测限低及长久使用的优势.我们就功能化金纳米修饰电极自组装制备、电化学表征方法及其在固定化酶生物传感器方面的应用研究,进行综述报道.     

基于贵金属纳米颗粒生长的比色传感研究进展

近年来,作为颜色标记和信号发生器的贵金属纳米粒子由于其简单性和实用性而被广泛用于比色测定和传感的研究当中。本文综述了近十年基于贵金属纳米粒子生长的比色传感器策略和应用的最新进展,总结了基于贵金属纳米颗粒生长的单色及多色传感器的传感原理、分类及前沿应用,探索了其比色传感的信号产生、分类和放大机制。由于贵金属纳米粒子在不同尺寸、距离、形状、成分等基底上的生长会产生不同的LSPR共振峰以及显著的传感信号变化,我们详细讨论了贵金属纳米粒子在金纳米棒等晶种基底上生长的比色传感。最后,我们对目前该比色传感面临的挑战和未来前景进行了展望。     

基于适配体的纳米金比色法快速检测雌二醇研究

单链核酸适配体可以通过静电作用吸附到纳米金表面,保护纳米金免于高盐浓度引起的纳米金凝聚溶液变蓝现象;当加入靶标后,适配体与靶标结合,并从纳米金上解离,纳米金在高盐浓度下发生凝聚,溶液颜色由红变蓝。利用该原理,建立了一种基于适配体的雌二醇纳米金比色快速检测法。首先将雌二醇的适配体与纳米金室温孵育5 min,然后加入不同浓度的雌二醇,再室温孵育5 min,最后加入2 mol/L的NaCl,5min后观察纳米金溶液颜色,并用紫外可见分光光度计分别测定520 nm和620 nm的吸光度值。结果表明,随着雌二醇浓度增高,纳米金溶液的颜色由红变蓝,OD620/OD520比值逐渐增加,最低可以检测到10 ng/mL的雌二醇。利用其他非特异靶标对该方法进行测试表明,结构类似物如雌三醇、雌酮、睾酮等在一定浓度下也会引起纳米金溶液变蓝,而其他类雌激素物质如己烯雌酚、双酚A和溶剂甲醇等非特异靶标即使高浓度下也不会引起纳米金溶液变蓝,表明该方法具有非常好的特异性。该研究为环境内分泌干扰物中雌二醇的快速检测提供了一种新思路。     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

基于核酸适配体和纳米材料的凝血酶蛋白特异性识别电化学生物传感器

介绍了一种结合核酸适配体技术和纳米技术,以凝血酶蛋白为研究对象的高效、高灵敏、特异性识别蛋白质的电化学生物传感器. 利用金纳米颗粒标记的核酸适配体以及被固定在磁性纳米颗粒上的核酸适配体与凝血酶蛋白同时结合形成磁性颗粒/凝血酶/纳米金胶的三明治结构, 利用磁性分离, 将金胶纳米颗粒特异性地吸着到电极表面, 通过检测电极上金胶的电化学信号, 实现对凝血酶靶蛋白的检测. 这种生物传感器对凝血酶蛋白具有很高的特异性识别能力, 其检测不受其他蛋白质如牛血清白蛋白等存在的干扰, 可应用于实际血浆中凝血酶的检测. 由于利用磁性纳米颗粒使得分离、富集和测定在同一个自制的电化学反应池中进行, 其操作不仅简单, 而且检测的灵敏度得到提高. 该蛋白质生物传感器的线性范围为5.6×10^-12 ~ 1.12×10^-9 mol/L, 检测限可以达到1.42×10^-12 mol/L.     

纳米金标记分析

金纳米粒子是一种性能优异的标记物,在光分析和电分析中应用广泛.综述了它在核酸、蛋白质和生物分子检测中的应用及发展趋势.     

核酸适配体生物传感器在三聚氰胺检测中的应用进展

三聚氰胺常被非法添加到食品中,以提高食品中蛋白质的含量。但是,三聚氰胺一旦进入体内,会对人们的健康造成伤害。因此,对三聚氰胺的检测十分必要。为了弥补传统仪器检测法和免疫检测法的不足,基于核酸适配体开发了一系列新的生物传感器,用于三聚氰胺的检测。按照与三聚氰胺的不同识别机制,把这些新的生物传感器分成了四类,分别为基于多聚胸腺嘧啶DNA链和三聚氰胺识别的生物传感器、基于无嘌呤位点的三链DNA结构和三聚氰胺识别的生物传感器、基于核酸适配体和三聚氰胺识别的生物传感器、基于三聚氰胺和汞离子/铜离子等配位识别的生物传感器。本文按照上述四类方法逐个展开,对核酸适配体生物传感器在三聚氰胺检测中的应用进行了综述,并对它们的优缺点进行阐述。     

基于纳米金星的层析试纸条用于检测HIV-DNA

构建了基于纳米金星(AuNSs)的快速、简单且可视化的横向流层析试纸条(LFTS),并用于检测人类免疫缺陷病毒的DNA。采用一步法合成AuNSs,并对其进行生物功能化,目标物与DNA修饰的AuNSs结合。该复合物通过碱基互补配对原则被捕获在测试线上,依据测试线上纳米金星颜色的变化进行定性和半定量分析,使用便携式读条器在最佳实验条件下进行定量分析。该方法的线性范围为0.2~50 nmol/L,检出限为0.14 nmol/L。相同条件下,该方法比传统纳米金试纸条的灵敏度约高5倍。该方法可用于人血清中HIV DNA的检测,结果良好。     

基于分子信标探针和生物功能化纳米颗粒的蛋白质分析

随着人类基因组测序计划的完成,生命科学研究热点逐渐由基因组学向蛋白质组学转移.分析化学工作者利用分子信标探针和生物功能化纳米颗粒的固有优势,发展了一系列新原理、新方法和新技术并在蛋白质组学研究领域得到了广泛应用,极大地促进了蛋白质组学的发展和进步.本文主要综述了基于分子探针和生物功能化纳米颗粒开展的一系列实时、原位、灵敏、特异的蛋白质分析研究,包括:非特异性/特异性蛋白质的检测与分离、蛋白质/DNA相互作用研究、细胞表面蛋白质的识别,以及基于抗原-抗体反应的病原菌检测等,并进一步展望了基于分子信标探针和生物功能化纳米颗粒的蛋白质分析研究的发展前景与关键问题.     

生物条形码检测技术及研究进展

生物条形码技术是指通过构建"金纳米颗粒-目标物-磁纳米颗粒"三明治结构,通过磁场作用将结合在金纳米颗粒表面的大量相同序列的寡聚核苷酸洗脱下来后进行进一步的信号放大,从而实现对目标物的间接或直接检测。该技术在蛋白质、核酸等生物大分子检测方面显示出极大的优势以及较高的灵敏度,在食品安全和传感检测领域的应用研究也越来越多,本文主要对基于生物条形码检测技术的原理、合成技术、应用和发展前景进行了综述。     

基于纳米金比色检测NOS1AP基因单碱基突变

基于单、双链DNA与纳米金颗粒间的不同静电作用, 建立了一种基于颜色反应检测NOS1AP基因单碱基突变的方法. 根据NOS1AP基因的单碱基多态位点设计检测探针、互补靶序列及带有单碱基突变序列寡核苷酸DNA. 室温下, 检测探针分别与互补序列、单碱基突变序列在缓冲液中进行杂交, 再分别加入纳米金溶液以及NaCl溶液. 用肉眼可以观察到纳米金溶液在两种不同杂交溶液中产生明显不同的颜色变化. 这种变化可通过紫外-可见分光光度计测定纳米金溶液的紫外吸收峰值的变化来证实. 实验结果表明, 纳米金溶液在一定浓度NaCl存在的条件下, 对互补双链NOS1AP DNA及单碱基突变NOS1AP DNA呈现出不同的颜色反应及紫外吸收光谱的改变. 此方法可望用于相关疾病的医学诊断及单碱基突变的检测.     

基于金纳米粒子光学性质的比色传感器及其在食品安全检测中的应用

对金纳米粒子的合成方法的发展及其现状、金纳米粒子的光学性质及其功能化以及基于金纳米粒子光学性质的比色传感器的原理作了简要的回顾后,对其在食品安全检测领域在近十年间的应用概况作了综述,主要涉及重金属离子、DNA、致病菌、农药残留、抗生素等药物残留、有毒有害化学物质、真菌毒素等检测等七个方面,并对此领域的发展前景作了简要展望(引用文献59篇)。     

基于纳米金星的层析试纸条用于检测HIV-DNA（英文）

构建了基于纳米金星(AuNSs)的快速、简单且可视化的横向流层析试纸条(LFTS),并用于检测人类免疫缺陷病毒的DNA。采用一步法合成AuNSs,并对其进行生物功能化,目标物与DNA修饰的AuNSs结合。该复合物通过碱基互补配对原则被捕获在测试线上,依据测试线上纳米金星颜色的变化进行定性和半定量分析,使用便携式读条器在最佳实验条件下进行定量分析。该方法的线性范围为0.2～50 nmol/L,检出限为0.14 nmol/L。相同条件下,该方法比传统纳米金试纸条的灵敏度约高5倍。该方法可用于人血清中HIV DNA的检测,结果良好。     

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.     

基于核酸适配体的比色生物传感器研究进展

核酸适配体因能与目标物特异性结合而被用作生物识别元件,广泛用于生物传感器的研究。基于适配体的比色生物传感器,因简便、经济且直观可视等特点,在环境保护、医疗诊断和食品安全等领域备受青睐。随着生物技术和纳米技术的迅速发展,结合不同显色途径和信号放大方法,已建立了多种操作简便、特异性强、灵敏度高的基于适配体的比色传感方法,为现场快速检测技术的发展提供了新思路和新选择。识别元件、信号探针及信号放大策略都是影响比色生物传感器准确性和灵敏度的重要因素,纳米材料和放大策略的选择及设计非常重要。本文主要基于酶催化和等离子体共振比色原理,介绍了近年来比色适配体传感器的研究进展,为高灵敏比色生物传感器的研究和应用提供参考。     

生物分子功能化碳纳米管

利用生物分子功能化碳纳米管,使其具备生物相容性和特殊的识别功能并引入生物体系是一项极具应用潜力的研究.如何利用不同种类的生物分子功能化碳纳米管则是该领域须解决的一个关键问题.本文综述了利用生物分子酶、蛋白质、氨基酸、肽螺旋、DNA功能化碳纳米管的最新研究进展,重点介绍了碳纳米管侧壁与端口的DNA功能化以及碳纳米管的DNA填充,并对DNA功能化碳纳米管在生物传感器、电化学检测及DNA操纵碳纳米管自组装方面的应用作了阐述.     

金增强多重胶体金标记树枝状复合物放大的电化学免疫分析新方法

报道了一种电化学免疫分析新方法用于痕量(amol/L级)蛋白质的高灵敏检测. 该法采用了两级信号放大策略. 先以金标蛋白A与金标抗体形成的树枝状复合物作为一级信号放大, 随后使用金增强溶液催化捕获在此复合物上的大量的胶体金纳米颗粒的增大以实现二级信号放大. 这种两级信号放大步骤进而结合灵敏的金属溶出伏安分析法以有效增强抗原-抗体免疫反应响应. 实验还通过引入免疫复合物的磁分离操作来降低非特异性吸附的影响. 结果表明, 在优化的实验条件下, 开发的新方法在用于人IgG模型分析物测定时的检测下限可低至5.2 fg•mL^－1或34.7 amol/L (S/N＝3). 这种基于胶体金的金属免疫分析新技术有望用于临床诊断、环境监测、生化防预等诸多领域中目标蛋白质的高灵敏检测.