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基于DNA四面体介导的纳米生物传感器双模检测miRNA-21

【摘要】:随着自组装技术的不断发展,纳米颗粒组装体在光电子学、生物传感等领域表现出广阔的前景,而贵金属纳米材料组装体相比于其他纳米颗粒组装体表现出更优异的稳定性和生物相容性及独特的光学特性,因此得到了广泛的关注和研究。其中以DNA结构为介导的贵金属纳米材料自组装技术受到了众多研究者的青睐,这主要是因为DNA结构独特的自我识别和可编程特性,通过控制颗粒间的距离和纳米组件的空间构型,可构建出高度复杂性和多层次结构的纳米组装体。目前基于DNA技术组装的纳米生物传感器越来越多的应用到生物成像、肿瘤治疗、药物靶向等各个领域。因此,本文构建了以DNA四面体为介导的纳米生物传感器,实现了基于荧光和SERS的双模态光学信号对miRNA-21的检测。主要研究工作如下:构建以DNA四面体介导的金纳米颗粒二聚体(Au~I-Au~(II))结构。通过金颗粒与巯基键的共价结合作用,分别得到ss-DNA单修饰后的金纳米颗粒。并与另外两条链基于碱基互补配对原则成功制备了形貌均一、产率高、分散性及稳定性良好的金纳米颗粒二聚体结构。构建以DNA四面体介导的纳米生物探针实现对miRNA-21的检测。基于先前制备的金纳米颗粒二聚体结构,引入Cy5标记的miRNA-21 Aptamer链与DNA部分互补,组装形成含有发夹结构的四面体纳米生物探针。当存在miRNA-21时,目标分子与Aptamer链互补后从四面体结构上脱离下来并远离金纳米颗粒,探针的荧光强度明显增强,并在一定的浓度范围内荧光强度值与miRNA-21的浓度成线性关系,探针的检测限可低至56 pM。另外,还依据探针在人体血清样品中的检测性能,表明该纳米生物探针能够在复杂的环境中实现对肺癌的标志性物miRNA-21的定量检测。构建以DNA四面体介导的SERS生物探针实现miRNA-21的定量检测。实验基于先前制备的纳米生物探针,将荧光基团替换为ss-DNA-4-MBA-Au~INPs。当存在miRNA-21时,目标分子可与Aptamer-Cy5链杂交并脱离下来,ss-DNA-4-MBA-Au~INPs则与DNA四面体空缺的部分完全互补,使纳米生物探针(Au~I-Au~(II))的二聚体结构形成金纳米颗粒三聚体(Au~I-Au~(II)-Au~I)结构,通过SERS光谱的增强实现对靶分子浓度的定量测定。然后通过优化实验条件,该SERS生物探针在0.05 aM至0.4 aM的浓度范围内,拉曼信号强度与miRNA-21的浓度成线性关系。

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