端粒酶是一种核糖核蛋白逆转录酶,通过将端粒重复序列(TTAGGG)添加到染色体的3’末端以维持细胞内端粒的长度。在正常的人体细胞中,端粒酶的活性受到严格地调控,而在肿瘤细胞中重新激活以维持细胞的无限增殖能力。由于端粒酶与细胞的永生和致癌作用密切相关,因此它被认为是一种有效的肿瘤标志物和抗癌治疗的靶标。端粒酶活性的测定对于人类癌症的早期诊断,肿瘤发展的研究和抗癌药物的筛选都具有重要的意义。临床检验诊断学领域一直以来将建立性能优异的端粒酶活性检测方法作为重要的研究内容,荧光生物传感器作为一种简单快速、高灵敏以及特异性好的检测手段,在生物分子的检测中得到了广泛的应用。具有独特光学特性的纳米材料的兴起和纳米技术的快速发展为新型的荧光生物传感器的构建提供了思路,使得纳米荧光生物传感器逐渐成为生物分子检测技术发展的新方向。本课题提出了将氧化石墨烯和磷化钴纳米材料作为高效的荧光猝灭剂,利用其大的比表面积、对核酸分子优异的选择性识别功能和良好生物相容性构建了新型的荧光生物传感器用于端粒酶活性的分析。实现对端粒酶活性的荧光检测以及活细胞中端粒酶的原位成像。主要内容如下:第二章,构建了基于氧化石墨烯传感平台的荧光纳米探针用于端粒酶活性的分析,实现了快速、灵敏、有选择性的检测端粒酶活性。同时,氧化石墨烯还可以作为荧光探针的载体,对活细胞内端粒酶活性进行分析。没有端粒酶时,荧光探针吸附于氧化石墨烯纳米片的表面,荧光被猝灭;当存在端粒酶时,端粒酶能够触发底物延伸出端粒序列,与荧光探针互补杂交形成稳定的双链DNA,这个过程能够引发荧光探针从氧化石墨烯的表面脱离出来,使得荧光信号恢复。根据荧光信号强度的变化,定量检测细胞提取物中端粒酶的活性。通过共聚焦成像技术,实现对细胞内端粒酶活性的监测。第三章,设计了具有特殊序列的发夹荧光探针,结合杂交链式扩增技术和磷化钴纳米线对DNA的选择结合能力和荧光猝灭效应,建立了基于杂交链式放大反应的磷化钴荧光纳米生物传感器检测端粒酶活性。荧光标记的发夹探针HP1与HP2首先吸附在磷化钴纳米线上,在端粒酶的作用下,底物延伸出一段DNA单链,打开发夹探针HP1,释放的HP1单链部分与新的HP2探针末端杂交,触发杂交链式反应,同时吸附在磷化钴纳米线上的荧光基团得到释放,经过多次的杂交链式反应,产生大量增强的荧光信号;没有端粒酶时,HP1的发夹结构不能打开,杂交链式反应不能进行,探针的荧光通过光致电子转移被纳米线高效猝灭,荧光信号强度低。同时我们还证明磷化钴纳米线生物传感器可应用于原位、实时的对细胞内端粒酶活性进行成像分析。