基于纳米金与纳米银簇间表面等离子增强能量转移效应特异性检测microRNA

microRNAs(miRNAs)的灵敏检测对临床诊断具有十分重要的意义.本研究采用偶联DNA聚合酶和核酸内切酶介导的恒温扩增反应实现靶标循环再生的策略,利用纳米金(AuNPs)与纳米银簇(AgNCs)间表面等离子增强能量转移效应,开发了一种miRNA定量检测方法.在AuNPs表面组装两种探针(Probe a和Probe b)制备响应元件Probe b-Probe a-AuNP,其中Probe a通过3′端巯基共价偶联到AuNPs表面,此外具有靶标miRNA互补序列、核酸内切酶酶切序列和Probe b互补序列,Probe b为荧光AgNCs合成模板.靶标miRNA存在时,启动酶级联恒温扩增反应,导致Probe b脱离AuNPs表面,抑制了Probe b为模板合成的AgNCs与AuNPs间表面等离子增强能量转移效应,使得反应体系荧光信号增强.本方法的检出限为2.5×10-11 mol/L,与miRNAs商业化检测试剂盒相比,避免了逆转录反应,而且操作简单,检测成本低,可应用于生物样本中miRNAs分析.     

基于纳米金膜和稳定Y型结构的DNA电化学传感器

利用纳米金膜(GNF)和稳定的Y 型DNA 成功构建了一种具有良好选择性和较低检测限的DNA 传感器. 首先将金电极快速氧化后还原制成GNF, 利用Au-S 键将捕获探针DNA (c-DNA)有效地固定到GNF 电极表面, 在目标物存在的情况下, 将其与标记有亚甲蓝(MB)的指示探针(r-DNA)杂交形成Y 型结构. 利用GNF 独特的纳米性质和形成的Y型DNA 结构特点, 使MB 接近GNF, 从而提高了电子传递速率, 以差分脉冲伏安法(DPV)实现DNA 特定序列的检测,检测线性范围为1.0×10^-12～1.0×10^-9 mol/L, 检测下限为2.4×10^-13 mol/L. 与传统的传感器相比, 本方法提高了选择性, 减小了背景电流. 此外, 该传感器表现出良好的重现性和稳定性.     

基于银镜表面的比色法DNA传感器

本文以银镜反应所做的银板作为固相载体材料,通过形成DNA三明治结构,利用辣根过氧化物酶(HRP)催化放大信号,建立特定序列DNA的比色检测方法。经过优化实验条件后,对不同浓度DNA进行检测。结果表明,DNA浓度在0.1~3.0nmol/L范围内呈现良好的线性响应,其检测限低至22.0pmol/L。所建立的DNA比色检测方法具有准确的识别能力,能够区分互补与错配序列。     

发卡型万能传导在基于核酸分子线路的基因诊断中的应用和性能优化

核酸等温扩增技术作为核酸体外扩增技术,其反应过程始终维持在恒定温度下。与聚合酶链反应相比,核酸等温扩增反应具有优异的便携型,因而被视为最有望实现基因快检甚至即时快检的体外基因扩增方法。然而,由于反应过程中假阳性扩增频发、反应后对产物的检测方法缺乏特异性和灵敏度等缺点,限制了其在实际分析检测中的应用。通过构建发卡型结构万能中转探针,成功地将恒温扩增产物转到一套性能良好的已知核酸分子线路上;借助核酸分子线路的百倍放大性能和序列特异性,实现对上游基因序列信息的精准识别和放大信号输出。针对不同的待测序列,仅需改变发卡型中转探针的序列,即可实现对不同序列目标物的检测。基于中转探针的重要性,本研究对中转探针的设计原理和方法进行了重点阐述,提出并验证了一套行之有效的普适性设计规律,确保中转探针良好的中转效率(信噪比)。利用这一规律获得的中转探针,与核酸分子线路偶联,可成功为低至近单分子(20个拷贝)的模型基因提供显著荧光和电化学信号输出。     

一次性信号放大电化学阻抗RNA传感器研究

以自制的丝网印刷碳电极(SPCE)为基体电极,利用DNA四面体纳米探针和酶催化信号放大构建了一个一次性电化学阻抗型RNA传感器.固定在AuNPs修饰的SPCE表面的DNA四面体结构能确保DNA探针具有可控的密度和方向,结合辣根过氧化物酶(HRP)催化H_2O_2氧化4-氯-1-萘酚(CN)的反应,生成不溶物沉积在电极表面,有效地放大电化学阻抗信号,实现了miRNA的高灵敏阻抗测定.检测限可以低至1.0 pmol/L,阻抗值和miRNA-141浓度的对数在3.0～1 000 pmol/L之间具有良好的定量关系.     

杂交链式反应介导的发光银纳米簇系统用于miRNA-21的信号放大检测

MicroRNAs(miRNAs)是多种疾病的生物标志物,同时也能为疾病治疗提供潜在靶点,因此,发展简单、快速、灵敏的miRNAs分析方法具有十分重要的意义。本研究结合杂交链式反应(HCR)高的信号放大能力和以DNA为模板合成的银纳米簇(DNA-AgNCs)优异的发光性能,构建了一种免标记的通用型荧光传感器,实现了miRNA-21的快速灵敏检测。将合成银纳米簇(AgNCs)的DNA模板封闭在HCR的反应物(发夹DNA)中,当存在靶标DNA时,发夹DNA的杂交链式组装反应被引发,释放出大量自由的AgNCs模板序列,进而引发近红外荧光DNA-AgNCs的合成,AgNCs的近红外荧光信号强度与引发链DNA的浓度成正相关。进一步通过在检测系统中引入一个封闭有HCR引发链序列的辅助发卡序列,建立通用型HCR-AgNCs传感分析系统,用于靶核酸分子检测。以miRNA-21为模型分析物,只在miRNA-21存在时,此辅助发卡才能被打开,并生成自由的HCR引发链,进而引发HCR反应和AgNCs的合成。本方法检测miRNA-21的线性范围为250 pmol/L～8 nmol/L,线性方程为(F-F     

酸性条件下的DNA构象变化加速DNA变性解链

调控DNA的变性解链过程是DNA扩增与检测的关键步骤。对于传统的热循环DNA扩增策略,由于变温过程中热量分布不均一以及变温速度慢等不利因素,会直接影响DNA变性解链过程,从而降低DNA检测放大的效果、延长检测的时长。因此,探索快速、高效的调控DNA变性解链的方法具有重要的研究意义。本文发展了以胞嘧啶在酸性条件下的质子化反应为基础,通过改变溶液的pH值,来诱导DNA构象在Watson-Crick（WC）碱基对与Hoogsteen（HG）碱基对之间的分子构象转换,从而实现精准、快速、高效的DNA变性解链调控目标。结果表明,相较于传统的温控方法,pH调控方法能显著提高DNA变性的速率约6倍以上。本文发现pH调控方法通过降低双链DNA的反应焓约160 kJ/mol,从而提高双链DNA变性速率和效率。该方法具有用于DNA信号放大与检测等相关应用的潜力。     

利用模拟酶催化显色和等温核酸扩增反应检测特定序列DNA

基于血红素(Hemin)与G-四联体(G4)所形成模拟酶的催化作用,结合等温指数扩增反应(IEXPAR),建立了特定序列DNA的显色检测方法。目标DNA引发IEXPAR,通过设计模板序列,IEXPAR产生大量富含鸟嘌呤的单链DNA,在K+存在时,该单链DNA可形成G4结构,G4可以与Hemin结合形成具有过氧化物酶活性的模拟酶(Hemin-G4),Hemin-G4催化H2O2氧化2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS),使体系颜色发生变化,反应产物最大吸收波长为421 nm。对显色反应体系中的实验参数进行了优化,包括Hemin浓度、ABTS浓度、H2O2浓度、IEXPAR时间和显色反应时间。在最佳条件下,所建立的体系可以简便、快速检测0.1~10 nmol/L的目标DNA分子,且本方法能够很好地区分单个碱基的差别,具有良好的特异性。     

基于铜纳米线放大的汞离子高灵敏比色检测法

将滚环扩增技术与铜纳米线相结合进行信号放大,建立高选择性、高灵敏的汞离子比色检测新方法。以链霉亲和素修饰的磁珠为探针捕获和分离基质,将生物素修饰的引物链固定到其表面。汞离子存在时,模板链将通过T-Hg^2+-T作用与引物链结合。加入T4连接酶及DNA聚合酶引发滚环扩增反应形成超长单链DNA。与短单链DNA互补形成的长双链DNA可作为铜纳米线沉积模板,加入盐酸释放出大量铜离子催化底物氧化显色。在0.005~1.0 nmol/L范围,汞离子浓度与吸收信号呈良好线性关系,检出限低至3.7 pmol/L。     

双链特异性核酸切割酶等温循环扩增结合 高效液相色谱高灵敏检测双目标microRNA

通过双链特异性核酸切割酶(DSN)循环扩增策略结合高效液相色谱(HPLC)法,实现了对两种疾病标志物microRNA(miRNA)的选择性分离和高灵敏检测.采用酶循环等温扩增策略增强了目标miRNA的信号,提高了HPLC法检测核酸的灵敏度.利用固定在磁珠上的不同长度和碱基序列的DNA探针实现了不同miRNA信号的色谱分...     

基于聚合酶辅助信号放大的电化学发光DNA传感器研究

构建一种新型基于聚合酶辅助电致化学发光DNA传感器,利用循环链置换聚合反应、辅助目标mRNA循环以及量子点的信号放大,实现超灵敏检测目标mRNA。将巯基修饰的发卡型捕获探针(Capture DNA,CP)通过Au-S键组装到Fe_3O_4@Au表面,并通过磁性组装到磁控玻碳电极上。目标mRNA存在时,目标mRNA打开发卡CP,与之杂交形成dsDNA;然后加入聚合酶、引物链(DNA1)及碱基,引物链开始扩增,将目标mRNA取代,释放的目标mRNA重新结合CP,引发下一轮扩增循环,使信号循环放大,最后加入TGACd Te量子点标记的DNA2,与打开后的CP末端序列通过碱基互补配对结合,进行电化学发光检测。在1×10~(-15)~1×10~(-11)mol/L范围内,目标mRNA浓度的对数与ECL信号呈良好的线性关系,检出限为3.4×10~(-16)mol/L。人体血清样加标回收率为97.2%~102.3%。本方法通过加入聚合酶使目标mRNA循环检测以及结合量子点标记的信号放大协同提高了检测的灵敏度。结果表明,此传感器具有良好的选择性、稳定性和重现性。     

基于三维有序金掺杂纳米二氧化钛的DNA生物传感器研究

用模板法在氧化铟锡(ITO)电极上制备具有三维有序多孔结构的金掺杂纳米二氧化钛修饰电极(3DOM GTD/ITO),扫描电镜(SEM)结果表明,制备的修饰电极三维结构规整有序、孔径均一。将标记有二茂铁(Fc)的DNA探针修饰到3DOM GTD/ITO电极上构建了一种新的标记型DNA生物传感器,通过Fc在DNA探针杂交前后的电化学信号变化可识别目标靶序列。采用循环伏安(CV)、示差脉冲(DPV)和交流阻抗(EIS)等方法对DNA探针在电极表面的固定和杂交进行表征。实验结果表明,该DNA生物传感器可以成功地识别乳腺癌基因靶序列,Fc的氧化还原电流与靶序列浓度在8.0×10-7～1.0×10-5 mol/L范围内呈线性关系,线性相关系数为0.9908,检测限为5.2×10-7 mol/L。     

双链特异性核酸酶介导的高灵敏度microRNA分析

基于氧化石墨烯(GO)对荧光标记单链DNA探针的荧光猝灭效应以及双链特异性核酸酶(DSN)选择性切割DNA/RNA杂合结构中DNA单链的特性,本文建立了一种新型恒温信号放大方法用于microRNA(miRNA)的高灵敏度检测.靶标miRNA首先与荧光DNA探针杂交,DSN能够特异性地将杂合双链中的DNA探针水解为碎片但不会降解miRNA,GO对酶切产生的寡核苷酸碎片吸附能力显著降低,使得荧光基团远离GO表面而不被猝灭.释放出的miRNA可再次发生与荧光DNA探针杂交、DSN酶切等反应,如此反复,可实现恒温条件下一个miRNA分子与多个探针杂交、酶切、释放荧光基团的循环过程,最终体系的荧光信号得到显著放大,通过记录体系的荧光信号即可实现对靶标miRNA的灵敏检测.     

基于双酶切级联信号放大的核酸检测方法

利用茎环结构定位探针构建了一个基于双酶切反应的级联信号放大体系,并将其用于核酸的检测.在该体系中,茎环结构定位探针首先是内切酶Tth EndonucleaseⅣ的作用底物,被剪切后又作为定位探针介导切口酶Nt.Bst NBI对分子信标实施剪切,将这2步剪切反应结合起来可有效克服切口酶对于目标核酸中特定识别序列的依赖,同时进一步提高了检测灵敏度.实验结果表明,荧光信号与目标DNA浓度的对数值呈线性相关,响应范围为1 pmol/L～1 nmol/L,并且具有良好的识别单碱基变异的能力.此外,本方法序列设计简单,通用性强,仅改变定位探针的部分序列即可实现对不同目标DNA的检测.对掺杂于血清中的目标DNA的检测结果验证了本方法在实际样品检测中的应用潜力.     

基于滚环扩增及串联G-四链体-血红素DNA酶的高灵敏“Turn-on”型Hg~(2+)传感器研究

以聚苯乙烯微球为载体,利用滚环放大技术,发展了一种以串联G-四链体-血红素DNA酶催化及T-Hg~(2+)-T特异识别为基础的"Turn-on"型Hg~(2+)高灵敏生物传感器,用于尿液样本中Hg~(2+)的高效检测。通过链霉亲和素和生物素的特异性结合,将富T生物素化Hg~(2+)捕获探针固定至微球表面,当Hg~(2+)存在时,通过形成T-Hg~(2+)-T结构将含有G-四链体互补序列的环化单链DNA序列捕获至微球表面,滚环扩增后在微球表面产生大量包含串联G-四链体的DNA序列。当氯化血红素(Hemin)插入G-四链体后,形成具有增强催化活性的G-四链体-hemin DNA酶,可催化ABTS和H_2O_2反应形成ABTS~(·+),在420 nm处具有最大吸收。考察了多种因素对检测体系的影响,在最优实验条件下,此方法对Hg~(2+)的线性检测范围为0.4~100 pmol/L,检出限为0.3pmol/L(S/N=3),回归方程为△A_(420 nm)=0.1+0.0019C_(Hg~(2+))(pmol/L)。当共存离子大量存在时,传感器对Hg~(2+)仍然具有高的选择性。应用于尿液样品中Hg~(2+)检测,加标回收率为94.0%~106.0%,相对标准偏差(RSD)为1.4%~2.6%。此方法具有良好的选择性、灵敏度及抗干扰能力,可用于复杂样品中Hg~(2+)的检测。     

基于磁性微球的无标记化学发光端粒传感新技术

近年来无标记型DNA传感技术的研究已成为病原基因测定和基因疾病诊断等领域新的研究热点之一. 基于磁性微球分离和富集的方法, 建立了一种新型的无标记化学发光检测技术, 并成功地应用于特定序列DNA——端粒的检测. 首先采用dT₂₀修饰的磁性微球, 与连接有dA₂₀的捕获探针DNA杂交, 然后再与端粒进行第二步杂交反应. 磁性分离洗涤后, 利用端粒中富含的G碱基与3,4,5-三甲氧基苯乙二醛反应产生特异性化学发光, 从而实现特定序列 DNA——端粒的无标记检测. 实验结果表明: 该法具有操作简便、分析快速、灵敏度高、专属性好等特点. 目标DNA浓度在5×10^－9～1×10^－7 mol/L浓度范围内具有良好的线性关系, 相关系数为0.9918.     

支化滚环扩增均相光散射检测单核苷酸多态性

结合简便、高效的支化滚环扩增反应与光散射技术,建立了一种均相、无标记检测单核苷酸多态性的方法.通过设计与突变型DNA完全匹配的锁式探针,突变型DNA可作为模板,使锁式探针在连接酶作用下于45℃连接成环,由Phi29 DNA聚合酶在33℃引发支化滚环扩增反应,生成大量的长链DNA产物.反应产物在0.2 mol/L HCl...     

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.     

实时荧光聚合酶链式反应技术测定肉制品中犬源性成分

根据犬线粒体脱氧核糖核酸(DNA)序列设计了特异性引物和探针,应用实时荧光聚合酶链式反应技术,检测了肉制品中犬源性成分的含量。所提取的17种犬的DNA样品扩增后均能得到典型S形扩增曲线,而所选取的14种其他动物源的DNA样品均未呈现同样的扩增曲线;同一模板所得Ct值(n=7)的相对标准偏差为1.2%。这说明所设计的条件具有较好的特异性和重复性。犬源性组分DNA的质量分数在0.000 01%~10%内与其Ct值之间呈线性关系,检测的灵敏度为0.1pg,不同加工方法所得肉制品的扩增结果之间无显著差异。     

基于聚多巴胺纳米粒子的荧光共振能量转移法检测microRNA

基于聚多巴胺纳米粒子(PDA NPs)对Cy5标记单链DNA(Cy5-ssDNA)探针的荧光猝灭效应以及脱氧核糖核酸酶Ⅰ(DNaseⅠ)选择性切割DNA/RNA杂合结构中单链DNA的特性,建立了一种用于微小核糖核酸(miRNA)检测的新型恒温信号放大方法.在优化的实验条件下,体系的相对荧光强度(FR)与miR-21浓度的对数值成正比;对miR-21检测的线性范围为10 pmol/L~100 nmol/L,检出限达7 pmol/L.血清加标实验结果表明,该方法可用于生理环境下miR-21的检测.