基于RAFT聚合信号放大策略的电化学传感在核酸检测中应用

作     者：马楠 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔金明

授予年度：2022年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 10[医学] 

主      题：RAFT聚合 β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 DNA电化学生物传感器 氮氧自由基TEMPO 

摘      要：DNA的高选择性检测和识别一直是生化分析和精准医疗的重要研究内容。其中,电化学DNA生物传感器因其环境友好、高灵敏度、多选择性和检测时间短等优点在DNA生物传感器中脱颖而出。基于可逆加成断裂链转移聚合(reversible addition–fragmentation chain transfer,RAFT)信号放大策略的电化学DNA传感器不仅可以保持电化学传感器的优势,并且可进一步提高电化学DNA传感器的检测效率和检测精度。本文研究了两种不同引发机制的RAFT聚合信号放大策略的电化学生物传感器,对低浓度的目标DNA实现超灵敏检测与性能分析研究。主要研究内容如下:1.基于稳定氮氧自由基TEMPO作为RAFT聚合单体用于肺癌DNA检测在本研究中,首次提出亲水且稳定的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基(4-甲基丙烯酰氧基-TEMPO)作为聚合反应单体用于DNA检测,将单个DNA分子转化为多个带有电化学信号的聚合物,其检测灵敏度比TEMPO单独作为电化学DNA生物传感器标记物提高了100万倍以上。在本研究工作中,以4-甲基丙烯酰氧基-TEMPO为单体,通过表面诱导热引发RAFT聚合方法制备具有电化学信号的TEMPO聚合物。在最适条件下,该方法可以检测到0.01 f M-10 p M的DNA,检出限(LOD)为1.51 a M。该方法提供了快速、高灵敏、高选择性核酸传感分析策略,将为生物分子检测应用开辟广阔的前景。2.基于辅酶催化的电引发RAFT聚合用于超灵敏电化学DNA检测在本研究中,首次使用β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(β-nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)作为电引发的RAFT(electro-RAFT)聚合的引发剂,将electro-RAFT聚合技术与DNA电化学传感器相结合,该方法在保证DNA电化学传感器的高灵敏度的基础上,避免了由于RAFT聚合温度过高导致CTA分解的问题。在辅酶催化的electro-RAFT聚合中,一定数量的二茂铁甲醇异丁烯酸酯(ferrocenylmethyl methacrylate,FCMMA)所形成的聚合物与Au电极上的目标DNA相连,并在电压0.3 V左右的电位处出现一个强氧化峰。该方法在在最适条件下,在10μL样品中,该传感器的检测范围为10-10 f M,LOD为4.39 aM。