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荧光探针主要包括分子识别单元和信号报告单元两个部分。当识别单元与目标分子发生特异性分子识别时,信号报告单元将识别过程转化为可测量的荧光信号,从而实现对目标分子的定性/定量检测。核酸探针是指能与特定目标物质相互作用,并含示踪物的功能核酸片段(DNA或RNA)。通过设计和筛选,核酸分子可以成为不同目标分子(无机离子、有机小分子、生物小分子、核酸及蛋白质等)的识别单元。对于常规的荧光探针,信号报告单元需要共价标记到分子识别单元上,操作复杂、价格昂贵且会影响分子识别单元的识别功能。由于碳纳米材料特殊的力学、电学、光学和超导性能及量子尺寸效应,它与核酸分子的结合可以提高分子的识别效果并产生信号放大作用,所以它经常被应用于化学生物传感器设计。本论文以非标记,高灵敏度,高选择性,可应用于复杂生物体系的化学生物荧光传感器设计为目标,将核酸分子和碳纳米材料(包括碳纳米管、碳纳米颗粒)有机结合,设计了核酸生物传感平台,实现了对蛋白质、核酸、生物酶活性的高灵敏度高选择性荧光检测。主要研究内容包括如下:1.基于单壁碳纳米管(SWNTs)/核酸适体自组装时间分辨蛋白质分析。利用SWNTs作为猝灭剂,稀土配合物可以吸附在SWNTs表面造成荧光猝灭。由于核酸适体可以分散SWNTs,但当它与相应蛋白质分子作用之后,分散能力减弱,一定转速离心之后,碳纳米管沉淀在试管底部,取上层清液加入稀土配合物荧光恢复。相比于传统的荧光检测方法,这个方法不需要标记、灵敏度提高而且可以实现时间分辨在复杂体系中的检测。2.基于碳纳米颗粒(CNPs)/连接酶反应免标记荧光检测单碱基突变。此方法结合了CNPs的荧光猝灭作用,核酸连接反应和荧光核酸染料对单双链DNA的区分能力,实现了非标记、高分辨的单碱基突变荧光检测。3.基于CNPs/DNA自组装非标记实时荧光甲基化检测。利用荧光嵌入染料SYBR-Green I(SG)可以嵌入双链DNA中并且荧光显著增强和碳纳米颗粒可以降低SG的背景荧光实现对甲基化酶及其活性的非标记实时荧光检测。此方法可以有望实现方便快捷高通量抗癌药物的筛选。