新型光学纳米探针的制备及其在生物单分子检测中的应用

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生物分子的高灵敏度检测在早期临床诊断,医药,基因工程等领域发挥着越来越重要的作用。发展一种快速、准确、高灵敏度、高选择性、高通量的分析检测生物分子的技术和方法一直是分析化学和生物传感研究的热点。   生物条形码(biobarcode)检测技术是一种有相当广泛应用前景的新型分子诊断技术。首先它是一种非酶促反应,因此对实验操作和试剂保存的要求低,易于推广;其次操作过程简单,结合了纳米金标记寡核苷酸的杂交特性和微磁珠颗粒的分离纯化优势,使整个方案不需要专业人员即可完成;更重要的是该方法能多次放大信号,大大提高了检测灵敏度。   电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)分析方法是一种有效地将电化学方法与化学发光结合于一体的技术,由于其方法简单,费用低廉并且具有较高的灵敏度而被广泛应用于临床诊断和分析。另外,我们实验室已经证明将磁珠以及活化钌和TPA的反应结合起来可以大大简化实验步骤,提高灵敏度。   实验中我们结合生物条形码的方法发展了一种新型的电化学发光纳米探针。这种新型探针的建立是以小分子半光胺为基础的。半光胺是一端为巯基,一端为氨基的小分子,它和纳米金可以发生共价作用而牢固的结合在纳米金的表面。而传统的生物条形码中用到的是氨基标记的核酸。和传统的氨基标记的核酸相比,半光胺的利用首先取消了用高浓度的盐来提高标记效率的步骤。用高浓度的盐虽然可以提高标记效率,但是也很容易导致纳米金的聚集,而且也很费时间。第二,和核酸相比半胱胺更容易和纳米金结合,也会降低捕捉探针和目标探针杂交的阻力,从而提高灵敏度;最后可以大大降低实验费用。   在核酸检测的应用中,我们的方案可以检测到100 fM,而且可以在复杂体系中区分单碱基错配核酸。在蛋白质和生物小分子的检测中,我们引入了适配体.和酶或抗体相比,适配体有很多的优点。首先它不仅可以高特异性及高灵敏度的捕捉核酸而且还可以捕捉蛋白质,金属离子以及其他的小分子。而且因为适配体本身也是一段核酸序列,它可以很容易被修饰,并且适应于比较苛刻的检测环境。另外,适配体很稳定而且很便宜。实验证明,我们可以检测到1pM的凝血酶和10pM的ATP。值得注意的一点是我们的方案适合于任何具有适配体的目标检测物,具有广泛使用性。我们提出的方案具有广泛适用性,较高的灵敏度,具有应用于实际诊断的潜力。   另外最近我们的研究集中应用一种恒温扩增的方法,量子点和CY5间的FRET技术来对micro RNA进行定量分析。我们已经证明了等温链置换反应可以有效的扩增micro RNA,目前正在进行下面的研究。
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