基于銀納米簇與核酸染料的熒光生物傳感器檢測過氧化氫和葡萄糖.pdf

1、銀納米簇是具有獨特理化和光學性質的一種納米材料，其超小的尺寸使它具有許多不同于大納米晶體和金屬原子的優(yōu)良性質，彌補了納米晶體和金屬原子的不足。銀納米簇的優(yōu)良性質包括光學性質穩(wěn)定、毒性低、生物相容性好、抗漂白性強、熒光量子產率高等。已經被廣泛應用于檢測金屬離子、DNA或RNA、生物小分子、蛋白質以及用于細胞標記和生物成像等。
　　核酸染料是指能夠與核酸特異性結合呈現特殊光學性質的一種染料，目前已知的核酸染料有很多種比如溴化乙錠(EB

2、)、SYBR GreenⅠ、SYBR GreenⅡ、SYBR Gold(SG)、GoldView等，在生物分析和凝膠電泳分析等方面應用比較廣泛。
　　本論文基于銀納米簇和核酸染料構建了三種新型熒光生物傳感器，并成功對過氧化氫(H2O2)和葡萄糖進行了檢測。
　　(1)第2章，基于單鏈DNA(ssDNA)能被芬頓反應產生的羥基自由基(·OH)斷鏈，以及當富G的DNA序列接近以DNA為模板合成的銀納米簇(DNA-Ag NCs)時

3、的熒光增強效應，構建了一種免標記的“turn-on”熒光生物傳感器，用來檢測過氧化氫和葡萄糖，并且通過加入抗氧化物的實驗證明了反應過程中的確發(fā)生芬頓反應產生了·OH。在Fe2+存在下，當向體系中加入H2O2時，發(fā)生芬頓反應產生·OH。由于·OH的氧化效應，B-DNA被斷鏈導致不能與G-DNA雜交。G-DNA與Ag-DNA雜交，同時富G序列接近Ag NCs，伴隨著明顯的熒光增強。通過測定Ag NCs熒光強度的變化，可實現對H2O2的靈敏檢

4、測。因在葡萄糖氧化酶(GOx)存在條件下，葡萄糖能夠被氧氣氧化產生H2O2，故該熒光生物傳感器也被用于檢測葡萄糖。該傳感器屬于熒光增強型，不僅能夠減少可能的“假陽性”信號，而且能夠提高檢測的靈敏性。還具有不需要繁瑣修飾，成本低等優(yōu)點。
　　(2)第3章，基于核酸染料以及芬頓反應產生的·OH能使單鏈DNA斷鏈，構建了一種免標記熒光生物傳感器檢測H2O2和葡萄糖。在Fe2+存在下，當H2O2不存在時，單鏈DNA和SYBR Gold(S

5、G)發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的熒光信號明顯增強。當向反應體系中加入H2O2后，H2O2和Fe2+發(fā)生芬頓反應生成了·OH，由于·OH的氧化效應，單鏈DNA被斷鏈導致不能和SG結合，系統(tǒng)熒光強度不會增強。因此，通過檢測熒光強度變化實現對H2O2的定量檢測。又因在GOx存在條件下，葡萄糖能夠被氧化產生H2O2，因此該熒光生物傳感器也被用來定量檢測葡萄糖。該傳感器不僅選擇性比較高、儀器操作簡單、成本低，而且對過氧化氫和葡萄糖的檢測結果也比較理想。<

6、br>　　(3)第4章，基于三聚氰胺與胸腺嘧啶（堿基T）形成氫鍵可以引發(fā)單鏈DNA構型轉變以及核酸染料SYBR GreenⅠ可與雙鏈DNA相互作用發(fā)出較強熒光，我們設計了一種新型的免標記熒光生物傳感器用于檢測過氧化氫和葡萄糖。在Fe2+存在下，當H2O2不存在時，聚T單鏈DNA中的胸腺嘧啶（堿基T）和三聚氰胺之間形成比較穩(wěn)定的氫鍵，得到T-meIamine-T特異性結構，聚T的單鏈DNA折疊成為類似發(fā)夾的雙鏈結構。SYBR GreenⅠ

7、嵌入到雙鏈結構中，系統(tǒng)的熒光強度明顯增強。當向反應體系中加入H2O2后，H2O2和Fe2+發(fā)生芬頓反應生成了·OH，由于·OH的氧化效應，單鏈T-DNA被斷鏈，不能與三聚氰胺形成氫鍵，SYBR GreenⅠ在溶液中處于自由狀態(tài)，系統(tǒng)的熒光強度依然很弱。通過檢測系統(tǒng)中熒光強度的變化實現對H2O2的檢測。因在GOx存在條件下，葡萄糖被氧化產生H2O2，因此該傳感器也能用于葡萄糖的定量檢測。該傳感器的成本低，選擇性好，而且還避免了復雜的修飾。