基本信息
- 项目名称：
- 化学发光DNA生物传感器的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 制备新型探针，并研究怎样能成功地把电化学溶出检测和流动注射化学发光技术相结合，并初步测定一些人工序列的寡聚核苷酸片段
- 详细介绍：
- 本文研制了一种新型的、灵敏的将Luminol-H2O2-Cu2+流动注射化学发光体系用于短序列DNA检测的生物传感器。标记了CuS 纳米粒子的探针DNA与固定在玻碳电极上的目标DNA杂交后，用酸将Cu2+从杂交产物中溶出。利用阳极伏安溶出技术对溶出的Cu2+进行电化学预富集后，利用Cu2+催化Luminol-H2O2体系化学发光对Cu2+的浓度进行检测，从而实现对DNA的定量检测。在最佳实验条件下，化学发光强度与目标DNA的浓度成正比，目标DNA的线性范围为2.0 × 10-12 - 1.0 × 10-10 mol/L，检测限为5.5 × 10-13 mol/L。另外，对两碱基错配DNA序列和完全非互补DNA序列的杂交情况的检测中发现，两碱基错配序列的化学发光强度非常微弱而完全非互补序列则无信号检出。这说明本章中设计的DNA生物传感器不仅具有很高的灵敏度，而且具有良好的选择性。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 使用流动注射化学发光与电化学溶出相结合的方法，利用纳米材料制备的生物探针对人工序列的寡聚核苷酸进行检测。
科学性、先进性及独特之处
- 本工作合成了纳米硫化铜粒子，并且制备了纳米粒子修饰的生物探针，用于寡聚核苷酸的检测。具有较高的灵敏度和特异性。
应用价值和现实意义
- 对DNA的研究是生命科学领域中极为重要的内容，在人体组织、血液、微生物、病毒等样本中特定DNA序列的定量检测有着十分重要的意义，尤其对疾病的早期准确诊断及治疗举足轻重。DNA分子是多聚脱氧核苷酸，由碱基、脱氧核糖，和磷酸三部分组成。特定DNA的碱基序列与其互补链的杂交，是各种测定DNA技术的基础。已有许多方法被用于DNA的测定。
学术论文摘要
- 本文研制了一种新型的、灵敏的将Luminol-H2O2-Cu2+流动注射化学发光体系用于短序列DNA检测的生物传感器。标记了CuS 纳米粒子的探针DNA与固定在玻碳电极上的目标DNA杂交后，用酸将Cu2+从杂交产物中溶出。利用阳极伏安溶出技术对溶出的Cu2+进行电化学预富集后，利用Cu2+催化Luminol-H2O2体系化学发光对Cu2+的浓度进行检测，从而实现对DNA的定量检测。在最佳实验条件下，化学发光强度与目标DNA的浓度成正比，目标DNA的线性范围为2.0 × 10-12 - 1.0 × 10-10 mol/L，检测限为5.5 × 10-13 mol/L。另外，对两碱基错配DNA序列和完全非互补DNA序列的杂交情况的检测中发现，两碱基错配序列的化学发光强度非常微弱而完全非互补序列则无信号检出。这说明本章中设计的DNA生物传感器不仅具有很高的灵敏度，而且具有良好的选择性。
获奖情况
- 参赛作品已发表到外文杂志Biosens. Bioelectron., 2008, 23: 1314-1318 上
鉴定结果
- 该设计方案可行
参考文献
- [1] 程介克, 人的基因组及DNA序列分析: 过去, 现支及将来(上), 分析科学学报, 1994, 10: 65-68. [2] 林金明, 化学发光基础理论与应用, 2004, 1-32. [3] 于福利，宋正华，流动注射化学发光技术在农药残留检测中的应用，农药，2006, 45: 584-586. [4] 张先恩, 生物传感器技术原理与应用, 吉林科学技术出版社, 1991. [5] 张力德, 牟季美, 纳米材料和纳米结构, 科学出版社, 2001. [6] Barnnett R.N., Landman U., Cluster-derived structures and conductance fluctuations in nanowires, Nature, 1997, 387: 788-791.
同类课题研究水平概述
- 在以化学发光标记代替同位素标记的核酸探针技术中所遇到主要问题是如何延长化学发光的寿命。以1，2-二氧环乙烷衍生物为底物的碱性磷酸酯酶和Luminol-H2O2-对碘苯酚等为底物的过氧化物酶化学发光体系的引入解决了这一问题。该类衍生物能够有效地被酶促反应激活并以较高的量子产率产生光辐射，其发光寿命可持续几个小时甚至几天。姜雄平等人在金表面自组装N-乙酰半胱氨酸，再化学键合亲合素，然后结合生物素标记的捕获DNA探针，从而制备核酸传感器探头。随后，探头上修饰的捕获DNA探针与目标DNA和第二生物素标记第二探针进行杂交，再利用生物素-亲合素的作用结合亲合素标记的碱性磷酸酯酶，用酶催化底物AMPPD 发光即可检测乙型肝炎病毒(HBV)DNA(566 bp)片段，检测下限为3 × 10-14 mol/L。Patolsky等人在金电极表面自组装巯基化的DNA 捕获探针，先与目标DNA 杂交，再与双链DNA嵌入剂—阿霉素反应，然后利用Luminol-HRP的电致化学发光，检测阿霉素电催化还原氧分子生成的过氧化氢，即可高灵敏度地定量目标DNA。此外，该研究小组还报道了病毒DNA和单点突变基因检测的新方法。Chen等人利用化学发光方法检测标特定序列的DNA，他们将抗生蛋白链霉素固定于磁珠上来固定生物素修饰的捕获DNA探针，当其与靶DNA的一端互补配对后，靶DNA的另一端再与标记了碱性磷酸酶的DNA探针杂交，形成“三明治”式的复合物。通过对复合物上的碱性磷酸酶与底物的化学发光反应可以对待测DNA的量进行检测。
