基于功能核酸和介孔硅納米材料的生物傳感與技術(shù)研究.pdf

1、生物分子(Biomolecule)，是自然存在于生物體內(nèi)的分子的總稱，是組成生命的基本單位，其類型包括單體、聚合物、小分子等。生物分子是構(gòu)成生命體、維持生命現(xiàn)象、參與生命活動(dòng)的最基本的物質(zhì)。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，生物分子的檢測(cè)在醫(yī)療診斷、食品安全、反恐等領(lǐng)域變得日益重要。
　　 功能核酸(Functional nucleic acids)是基于體外篩選或指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化法(systematic evolution of li

2、gands by exponential enrichment，SELEX)篩選得到的能夠與生物小分子、蛋白質(zhì)分子、細(xì)胞、金屬離子等物質(zhì)高特異性結(jié)合的DNA或者RNA片段。功能核酸通常包括兩大類具有特殊功能的核酸分子:一類具有類似于蛋白酶的催化活性，稱為DNA酶(DNAzymes)，另一類能夠像抗體一樣特異性結(jié)合目標(biāo)分子，稱為核酸適配體(Aptamer)。
　　 納米材料因?yàn)槠涮赜械谋砻嫘?yīng)、量子尺寸效應(yīng)和體積效應(yīng)而被大力發(fā)展，

3、納米技術(shù)也成為了各國(guó)科技界所關(guān)注的焦點(diǎn)。納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域、微電子領(lǐng)域、生物工程領(lǐng)域、光電領(lǐng)域、化工領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。
　　 功能核酸和納米材料的出現(xiàn)為生物分子的檢測(cè)提供了新的設(shè)計(jì)思路和平臺(tái)。而提高檢測(cè)體系靈敏度的方法通常有兩種:一種是降低背景信號(hào)，另外一種是采用信號(hào)放大技術(shù)。
　　 在第2章中，利用分子信標(biāo)低背景、高靈敏的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種能夠通過酶切反應(yīng)放大信號(hào)來檢測(cè)目標(biāo)DNA的“Y型”DNA結(jié)

4、構(gòu)的探針。該探針靈敏度高，且具有較強(qiáng)的單堿基錯(cuò)配識(shí)別能力。該探針由三部分構(gòu)成:分子信標(biāo)、目標(biāo)DNA和輔助探針。當(dāng)存在目標(biāo)DNA時(shí)，三者相互雜交，形成了“Y型”結(jié)構(gòu)，且“Y型”結(jié)構(gòu)中包含能夠被限制性核酸切口酶Nt.BbvCI識(shí)別的雙鏈。加入切口酶Nt.BbvCI后，分子信標(biāo)被切斷，“Y型”結(jié)構(gòu)被破壞，釋放出輔助探針和目標(biāo)DNA。釋放出的輔助探針和目標(biāo)DNA可以繼續(xù)和下一個(gè)完整的分子信標(biāo)雜交，重復(fù)上述反應(yīng)，達(dá)到酶切信號(hào)放大的效果。與第一代基

5、于中間標(biāo)記的直線型信號(hào)探針構(gòu)建的“Y型”探針相比，本傳感系統(tǒng)更加靈敏，對(duì)目標(biāo)DNA的檢測(cè)下限為5 pM。
　　 在第3章中，利用水溶性苝衍生物陽(yáng)離子(以下簡(jiǎn)稱苝衍生物)作為G四聯(lián)體的熒光指示劑，實(shí)現(xiàn)了Pb2+的無(wú)標(biāo)記、簡(jiǎn)單、快捷的檢測(cè)。因?yàn)镈NA探針的誘導(dǎo)，苝衍生物形成自聚體發(fā)出微弱的熒光。加入Pb2+后，DNA探針由于pb2+的誘導(dǎo)形成了G四聯(lián)體，減少了苝衍生物的自聚合，苝衍生物發(fā)出較強(qiáng)的熒光，從而實(shí)現(xiàn)了熒光的增強(qiáng)。
　

6、　 在第4章中，設(shè)計(jì)了基于偶氮苯修飾的核酸-介孔納米材料的可控光響應(yīng)藥物釋放系統(tǒng)。將合成的偶氮苯的亞磷酰胺，嵌入DNA序列中獲得含有偶氮苯的光控DNA馬達(dá)分子。通過DNA雙鏈雜交獲得了偶氮苯DNA鏈修飾的介孔硅納米功能材料。以偶氮苯修飾的單鏈DNA作為“分子閥門”控制孔道內(nèi)的藥物分子釋放，利用偶氮苯在不同波長(zhǎng)光照下的構(gòu)型變化，控制DNA的雜交與解離，改變“分子閥門”的開關(guān)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)孔道內(nèi)藥物的可控釋放。該研究可用于抗癌藥物在生物體