基于生物條形碼末端延伸技術的電化學生物傳感器.pdf

1、基于腫瘤生物標志物分子（如腫瘤相關DNA和蛋白質）的診斷技術在腫瘤的早期診斷中具有重要意義，與常用的腫瘤診斷方法比可更早實現(xiàn)診斷。然而這些生物標志物在臨床樣本中的含量極低，因此，開發(fā)靈敏度高和特異性強的檢測技術很有必要。電化學生物傳感器具有快速、高效、高靈敏度、構造簡單、易于操作、便于小型化和規(guī)?；葍?yōu)點，具有早期快速診斷的潛力，因此備受關注。為提高生物標志物的檢測靈敏度，本論文設計和研究了基于核酸末端延伸放大技術的電化學DNA傳感器和

2、適體傳感器。具體內容如下:
　　一、基于核酸末端延伸放大的電化學DNA傳感器
　　構建了納米生物條形碼，結合核酸末端延伸反應和氧化還原酶對DNA檢測信號進行放大，實現(xiàn)了目標DNA的高靈敏度檢測。納米生物條形碼由金納米粒子和5'端巰基標記信號探針組裝而成。當目標DNA存在時，組裝在金電極表面的3'端巰基標記捕獲探針、目標DNA和納米生物條形碼結合形成夾心結構，然后在信號探針DNA的3'端以生物素標記dATP為底物進行末端延伸反

3、應，延伸的長鏈上標記的生物素可與親和素標記辣根過氧化物酶(Horseradish Peroxidase，HRP)結合，通過檢測HRP催化底物產生的電化學信號可以實現(xiàn)目標DNA的高靈敏檢測。條件優(yōu)化后該傳感器檢測下限低于10fmol/L，檢測范圍達到9個數(shù)量級，具有較高靈敏度，能夠識別單個堿基錯配，并且在血清模擬樣本中也有較高的檢出率。
　　為了更進一步提高電化學DNA傳感器的性能，利用末端延伸酶構建超分子DNA網(wǎng)，并以此實現(xiàn)了DN

4、A的高靈敏度檢測。組裝在金電極表面的捕獲探針捕獲目標DNA后能提供3'末端，在末端延伸酶的催化作用下以生物素標記dATP為底物進行末端延伸反應，然后將末端延伸的長鏈與支鏈DNA進行雜交反應并提供更多3'末端，交替進行末端延伸和支鏈雜交過程，在多次循環(huán)結束后加入親和素標記HRP，檢測HRP催化底物產生的電化學信號可以實現(xiàn)目標DNA的高靈敏檢測。所設計的超分子DNA網(wǎng)上布滿生物素，對DNA的檢測下限達到10fmol/L，在10fnol/L-

5、100pmol/L的檢測范圍內呈線性，并且能夠識別單個堿基錯配，具有較好的血清樣本檢出率。
　　二、基于核酸末端延伸放大的電化學適體傳感器
　　構建了雙核酸適體夾心法的電化學適體傳感器，利用核酸末端延伸技術和氧化還原酶對癌胚抗原(Carcinoembryonic Antigen，CEA)檢測信號進行放大。兩條核酸適體可同時與CEA結合形成夾心結構，其中一條通過3'端巰基標記組裝在金電極表面可特異性捕獲CEA，另一條為未修飾的

6、核酸適體信號探針;然后在核酸適體信號探針3'末端進行延伸反應，延伸出標記多個生物素的長鏈與親和素標記HRP結合，檢測HRP催化底物產生的電化學信號實現(xiàn)CEA的定量檢測。該傳感器對CEA分子的檢測下限低于10pg/mL，檢測范圍達到了6個數(shù)量級，并且具有較高的選擇性和血清模擬樣本檢出率。
　　在上述工作基礎上，構建基于納米生物條形碼和核酸末端延伸技術的電化學適體傳感器，進一步提高CEA的檢測靈敏度。5'端巰基標記的核酸適體信號探針通