基于目标物诱导的结合作用构建荧光信号扩增生物传感平台用于检测汞离子和腺苷

作     者：魏海平 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜玮

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：Hg2+ 腺苷 结合作用 信号扩增 荧光 

摘      要：金属离子和小分子存在于诸多生命过程中,它们对于生命体的活动和健康具有重要影响。Hg2+是一种严重的环境污染物,具有高毒性和生物累积性,能够随食物链进入人体,损伤人类神经系统、肝脏、肾脏以及其他器官。腺苷是一种小分子药物,在治疗心血管疾病中发挥重要作用,并且具有调节神经和免疫系统的功能,其表达水平与癌症的发生和发展阶段具有密切关系。因此,Hg2＋和腺苷的高选择性和高灵敏检测对于生命健康和疾病诊疗具有重要意义。功能性核酸能够选择性识别目标物或输出可检测信号,广泛应用于构建生物传感平台。核酸适体、DNAzymes和G-rich序列为常用的功能性核酸。其中,T-T错配碱基,作为Hg2+的核酸适体,与Hg2+结合,形成T-Hg2+-T金属碱基对,腺苷适体能够结合腺苷。核酸适体均可用于目标物的选择性结合。DNAzymes能够催化分子信标断裂,特定的G-rich序列形成的G-四倍体能够结合特定染料,均可用来获得扩增的可检测信号。在生物传感平台中,除了选择性结合目标物和输出可检测信号之外,还需要引入信号扩增来获得高灵敏度。鉴于以上分析,本文利用目标物诱导的结合作用构建荧光信号扩增生物传感平台用于选择性和灵敏检测Hg2+和腺苷。本文共分为三章：第一章为绪论,概述了金属离子和小分子的检测意义以及传统检测方法,介‘绍了功能性核酸在生物传感平台构建中的功能,以及常用的酶辅助的信号扩增策略,包括内切酶辅助的信号扩增策略、外切酶辅助的信号扩增策略、聚合酶辅助的信号扩增策略以及聚合/切刻酶辅助的信号扩增策略。第二章利用T-T错配碱基与Hg2＋选择性结合引发Exo Ⅲ辅助的目标物循环和DNAzyme循环为基础的荧光信号扩增构建生物传感平台用于检测Hg2+。本工作中,T-T错配碱基与Hg2＋的结合确保了目标物识别的高选择性,并且此结合作用能够引发Exo Ⅲ辅助的目标物循环和DNAzyme循环为基础的信号扩增,实现了对体系中Hg2＋的灵敏检测。本方法的线性范围为2.0×10-10 mol·L-1到1.0× 10-8mol·L-1,检测限低至7.2×10-11 mol·L-1,且具有良好的抵抗其他金属离子干扰的能力。此外,本方法能够实现自来水、河水和湖水中加标的Hg2＋以及污水中Hg2＋含量的测定。第三章利用目标物诱导的邻近结合构建免标记荧光信号扩增生物传感平台用于灵敏检测腺苷。本工作设计了含有两段分裂的腺苷适体和聚合／切刻模板的双功能探针用来选择性识别腺苷和进行链置换扩增。与分裂在两个探针中的腺苷适体相比,本探针的腺苷适体具有较高的局部浓度,更易与腺苷结合,获得高的结合效率。借助链置换扩增和滚环扩增,得到大量含有G-四倍体序列的产物,插入ThT染料得到免标记的荧光信号。本工作的线性范围为5.0×10-7 mol·L-1到2.0×10-5 mol·L-1,检测限低至8.4×10mol·L-1,达到人尿样中腺苷含量检测要求,具有检测实际样品的潜在应用价值。