电化学发光-聚合酶链式反应方法检测胰腺癌中K-ras基因点突变

发展了一种可用于快速检测胰腺癌中K-ras癌基因点突变的电化学发光-聚合酶链式反应(ECL-PCR)分析方法。该法采用三联吡啶钌标记的上游引物和生物素标记的下游引物对目的片段进行PCR扩增;再采用限制性内切酶MvaI对扩增产物进行酶切。由于野生型样品和突变型样品间存在酶切位点的变化,其中只有野生型样品能被切断;通过生物素与链霉亲和素包被的磁珠连接,将生物素标记的DNA片段收集到检测池中,进行电化学发光检测。采用该法对13例胰腺癌组织中的K-ras癌基因第12位密码子进行点突变分析,只需要10μL样品、20min孵育时间和30s采集时间,就可得出其中有12例存在点突变,点突变率为92.3%。本方法操作简便、安全、快速、灵敏,可用于检测任何一种导致限制性内切酶位点改变的基因点突变。     

血清样品中乙肝病毒的DNA电化学传感器检测

利用自组装单分子膜技术，将巯己基修饰的具有乙肝病毒(HBV)DNA序列特异性的单链DNA探针固定在金电极表面，制得DNA电化学传感器；以电活性的Hoechst 33258为指示剂，考察了该传感器对血清样品中乙肝病毒DNA的响应；探讨DNA电化学传感器在临床检测中的应用；将传感器法与荧光聚合酶链反应(PCR)法进行对比，两者的分析结果具有一致性。     

基于纳米金胶标记DNA探针的电化学DNA传感器研究

以纳米金胶为标记物,将其标记于人工合成的5-端巯基修饰的寡聚核苷酸片段上,制成了具有电化学活性的金胶标记DNA电化学探针;在一定条件下,使其与固定在玻碳电极表面的靶序列进行杂交反应,利用ssDNA与其互补链杂交的高度序列选择性和极强的分子识别能力,以及纳米金胶的电化学活性,实现对特定序列DNA片段的电化学检测以及对DNA碱基突变的识别.     

实时荧光等位基因特异性扩增法快速检测K-ras癌基因点突变

将荧光定量PCR技术与等位基因特异性扩增(Allele specific amplification, ASA)方法相结合, 发展了一种可以快速检测基因点突变的实时荧光等位基因特异性扩增(Real-time ASA)方法. 将该法用于检测K-ras癌基因第12位密码子发生的点突变, 分别采用针对其不同点突变方式(GAT, GTT, CGT)设计的突变型引物对待测样品进行ASA, 只有突变型样品能被顺利扩增出双链DNA产物, 该产物才能与双链DNA染料SYBR Green Ⅰ结合, 发出荧光信号从而被检测到. 用该法检测31例结肠癌组织中的K-ras癌基因点突变, 其中有15例样品检出为突变型. Real-time ASA法可检测到样品中含量为1/1000的突变型基因, 具有灵敏、快速、简便、安全、高通量和低成本等优点, 可望用于大量临床样本的点突变筛查.     

DNA浓度及序列检测的电化学传感器研究

综述近期本课题组有关DNA在化学修饰电极上的电化学行为、识别和检测方面的工作。     

发夹结构DNA探针用于检测白血病PML/RARA融合基因的电化学传感器的研究

基于急性早幼粒细胞白血病（acute promyelocytic leukemia,APL）中PML／RARA（promyelocytic leukemia／retinoic acid receptor alpha）融合基因的碱基序列,设计了一种新型发夹结构DNA电化学探针,并将此探针固定在玻碳电极表面,采用自行合成的硝基吖啶酮（NAD）作杂交指示剂,应用循环伏安法与差分脉冲伏安法实现了对人工合成的APLPML／RARA融合基因的检测,同时对检测条件进行优化。结果表明,在pH7．0Tris—HCl缓冲液中,杂交前后NAD氧化峰电流差值与靶标链浓度在2．0×10^-8～1．0×10^-7mol·L^-1范围内呈良好的线性关系,检出限为3．0×10^-9mol·L^-1。     

快速检测Fenton反应诱导DNA损伤的电化学DNA传感器研究

利用带正电荷的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)和带负电荷的小牛胸腺双链DNA(CT-dsDNA)之间的静电吸引作用,将其层层组装到玻碳电极表面,制成电化学DNA传感器,并利用电化学和原子力显微镜(AFM)方法与对DNA的组装进行了表征。以Ru(bpy)23+作为电化学催化剂,检测DNA的损伤,考察了电极在Fenton试剂中的温育时间以及Fenton试剂的浓度对DNA损伤程度的影响。实验表明,Fe2+与H2O2共存时,温育15 min即可较大程度地对DNA造成损伤,且可以检测到的Fenton试剂浓度为5.0×10"5mol/L Fe-SO4/2.0×10"4mol/L H2O2。本方法具有灵敏度高、重现性好等优点。     

新型DNA电化学传感器的研制及其用于DNA氧化性损伤检测的研究

用溶胶-凝胶法在玻碳电极上制备了纳米多孔羟基磷灰石(HAp)-聚乙烯醇(PVA)涂层膜固定双链DNA,得到了一种新型DNA电化学传感器,检测了由Fenton反应引起的DNA氧化性损伤.结果表明,一定量浓度的抗坏血酸(AA)能加速Fenton反应的进行,使DNA损伤很快达到极限;损伤试剂中Fe²⁺的浓度越大,产生的羟基自由基(OH.)越多,对DNA的损伤就越严重;损伤试剂中EDTA的浓度越小,溶液中游离的Fe²⁺以及与DNA键合的Fe²⁺的浓度则相对越大,对DNA的损伤也就越严重.     

电化学DNA传感器的研制及其医学应用

对近几年发展起来的电化学DNA传感器的研究工作进行了讨沦,详细论述了该类传感器的工作原理、探针固定化技术、杂交指示剂的类型以及在基因诊断、药物分析等方面的医学应用,并展望了应用前景和发展方向。     

基于石墨烯功能复合材料的DNA电化学生物传感器

石墨烯(Gr)是一类由单层碳原子组成的二维碳质材料,利用它独特的结构和良好的物理、化学性能,可构筑出在电催化、电化学传感器和生物传感器等领域有着巨大应用潜力的新型Gr功能复合材料。基于Gr功能复合材料的DNA电化学传感器与常规DNA传感器相比,具有明显的特色和优势,已被应用于特异DNA靶序列的识别和传感领域。本文就基于Gr功能复合材料的DNA电化学传感器的近期进展作简要评述,包括Gr与Gr基金属、金属氧化物、高分子、生物分子复合材料的电化学性能及其在DNA电化学传感中的应用,并对该类DNA电化学传感器的发展方向和应用前景进行了展望。     

基于DNA四面体纳米结构探针的电化学生物传感器检测DNA甲基化

该文以DNA四面体纳米结构探针(TSP)为捕获探针,将辣根过氧化物酶标记的IgG抗体结合在纳米金颗粒表面(AuNPs-IgG-HRP)作为信号分子,构建了一种新型DNA甲基化电化学传感器。利用一步热变性法组装成TSP后,通过Au—S键固定在修饰纳米金颗粒的金电极表面,经过靶标DNA杂交、5-甲基胞嘧啶(5-mc)抗体及AuNPs-IgG-HRP结合后,用差分脉冲伏安法(DPV)进行检测。采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对修饰电极的构建过程进行电化学表征。探究了杂交时间、5-mc抗体浓度、IgG-HRP加入体积、氢醌(HQ)和过氧化氢(H₂O₂)浓度对传感器的影响。在最佳条件下,该传感器对甲基化DNA的线性响应范围为1.0×10^-15～1.0×10^-10 mol/L,检出限(S/N=3)为4.4×10^-16 mol/L。该传感器具有良好的选择性和稳定性,为DNA甲基化检测提供了新方法。     

基于纳米MnO2的免标记型DNA电化学生物传感器用于大肠杆菌的测定

以室温固相合成法制备纳米MnO2,通过壳聚糖（CHIT）的成膜效应将纳米MnO2固定在玻碳电极表面。DNA在MnO2/CHIT膜上的固定和杂交通过循环伏安和电化学交流阻抗进行表征。以电化学阻抗免标记法检测目标DNA,固定于电极表面的DNA探针与目标DNA杂交后使电极表面的电子传递电阻增大,以此作为检测信号可以高灵敏度地测定目标DNA。电化学阻抗谱检测大肠杆菌基因片段的线性范围为2.0×10^-11 ～2.0×10^-6mol/L,检出限为1.0×10^-12mol/L。     

Electrochemical Resistive DNA Biosensor for the Detection of HPV Type 16

In this work, a low-cost and rapid electrochemical resistive DNA biosensor based on the current relaxation method is described. A DNA probe, complementary to the specific human papillomavirus type 16 (HPV-16) sequence, was immobilized onto a screen-printed gold electrode. DNA hybridization was detected by applying a potential step of 30 mV to the system, composed of an external capacitor and the modified electrode DNA/gold, for 750 µs and then relaxed back to the OCP, at which point the voltage and current discharging curves are registered for 25 ms. From the discharging curves, the potential and current relaxation were evaluated, and by using Ohm’s law, the charge transfer resistance through the DNA-modified electrode was calculated. The presence of a complementary sequence was detected by the change in resistance when the ssDNA is transformed in dsDNA due to the hybridization event. The target DNA concentration was detected in the range of 5 to 20 nM. The results showed a good fit to the regression equation ΔRtotal(Ω)=2.99 × [DNA]+81.55, and a detection limit of 2.39 nM was obtained. As the sensing approach uses a direct current, the electronic architecture of the biosensor is simple and allows for the separation of faradic and nonfaradaic contributions. The simple electrochemical resistive biosensor reported here is a good candidate for the point-of-care diagnosis of HPV at a low cost and in a short detection time.     

基于纳米ZnO/壳聚糖复合膜DNA电化学传感器用于HIV基因的免标记检测

以室温固相合成法制备纳米ZnO,通过壳聚糖(CHIT)的成膜效应将纳米ZnO固定在玻碳电极(GCE)表面,制得的ZnO/CHIT/GCE电极成为DNA固定和杂交的良好平台。DNA的固定和杂交通过电化学交流阻抗进行表征。以电化学交流阻抗免标记法检测目标DNA,固定于电极表面的DNA探针与目标DNA杂交后使电极表面的电子传递电阻增大,以此作为检测信号可以高灵敏度地测定目标DNA。电化学阻抗谱检测人类免疫缺陷病毒(HIV)基因片段的线性范围为2.0×10-11~2.0×10-6mol/L,检出限为2.0×10-12mol/L。     

Nonenzymatic Electrochemical Biosensor Based on Novel Hydrophilic Ferrocene‐terminated Hyperbranched Polymer and its Application in Glucose Detection

We designed a novel water soluble topological structure polymer‐ferrocene‐ terminated hyperbranched polyurethane (HPU‐Fc) with good water solubility. The redox behaviors and the electrochemical kinetics parameters of HPU‐Fcs were explored by cyclic voltammetry (CV) according to electrochemical principle. The topological structure polymer was applied for the design and engineering of non‐enzymatic glucose sensor. The designed sensor showed good response to glucose concentration with good stability, favorable accuracy and high selectivity. The electrode was also used to detect glucose in blood samples, and the glucose contents detected by the electrode were in good agreement with those from the hospital where a common automatic biochemical analyzer (HF240–300) was used. This finding makes HPU‐Fc a promising biosensor for directly sensing glucose.     

聚苯胺纳米线修饰的DNA电化学传感器的研究

采用电流密度递减的方法在玻碳电极表面修饰聚苯胺纳米线(PAINW), 以SEM对其形貌进行表征, 测得PAINW的尖端直径在80～100 nm之间. 以乙基-(3-二甲基丙基)碳化二亚胺盐酸盐(EDC)为偶联活化剂, 将5'-磷酸基修饰的寡聚核苷酸片断共价固定在聚苯胺修饰的电极上, 一定条件下, 以亚甲基蓝为电化学杂交指示剂, 采用差分脉冲伏安法对杂交信号进行检测, 实现了对特定序列DNA片段的互补、非互补序列的识别.     

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.     

基于富勒烯衍生物修饰玻碳电极的DNA电化学传感器

以富勒烯C₆₀, L-苏氨酸及对苯二甲醛为原料, 在氮气保护下反应得到含醛基官能团的2-(4-醛基苯基)-5-(1-羟乙基)富勒烯吡咯烷衍生物(C₆₀-CHO). 将该材料修饰于玻碳电极表面, 并利用醛基与氨基之间温和、高效的缩合反应, 将5-氨基修饰的寡聚核苷酸共价固定到了C₆₀-CHO修饰的玻碳电极表面, 构建了一种新型的电化学DNA传感器. 以[Fe(CN)₆]^3−/4−为电活性探针, 采用电化学阻抗法对转基因植物CaMV35S启动子基因特征片段进行检测. 实验结果表明, 杂交前后的电子传递电阻差值(DR_et)与目标序列浓度对数(lg C_S2)在1.0×10^－13～1.0×10^－9 mol/L浓度范围内呈良好的线性关系, 线性回归方程为DR_et/(10³ Ω)＝3.471 lg (C_S2/mol/L)＋50.425 (r＝0.9977), 检测限为1.5×10⁻¹⁴ mol/L. 杂交特异性实验进一步表明该传感器对完全互补、碱基错配和非互补序列具有良好的识别能力.