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沙门氏菌作为一种病原微生物,能够通过环境介质感染人体引发肠胃炎、菌血症和败血症、伤寒以及肠热症等。其中,伤寒病最为严重是可致命的疾病,潜伏期114天,严重危害人体健康。沙门氏菌通常是由排放的污水、动物的粪便等污染供水系统来进行传播,人类一旦饮用含有沙门氏菌的水体会对人体产生严重危害。近年来,水体中沙门氏菌的检测受到国内外的关注,各种检测指标相继出台,但病原微生物的传统检测方法仍存在一些局限性。因此,发展快速、准确的沙门氏菌检测方法对于环境安全监测以及疾病诊断等方面都具有十分重要的意义。本论文利用核酸适配体作为分子识别工具,结合酶修复放大、杂交链式反应和链置换放大等核酸等温放大技术,发展了几种简单、高效、超灵敏和高特异的沙门氏菌荧光生物传感技术。研究论文的主要内容概括如下:首先,本论文构建了一种基于酶修复放大(ERA)的通用型正信号荧光传感技术。利用目标分子-核酸适配体之间的特异性结合,诱导ERA反应,结合聚合酶和两种DNA修复酶(糖基化酶UDG和核酸内切酶IV)的协同催化作用,实现循环酶切放大反应,从而实现了超灵敏和高特异的沙门氏菌检测。该方法特殊设计多功能发夹型探针(HAP),它不仅作为DNA模板来产生大量的报告寡核苷酸探针和二级引物,而且参与了聚合-修复的循环放大反应。在最优的反应条件下,该荧光传感器实现了超灵敏的沙门氏菌检测,最低检测限为10 cfu·mL-1,检测范围达5个数量级,并且,该方法能够有效地避免非特异性荧光信号的产生。另外,通过改变核酸适配体序列,该方法还可用于其他目标致病菌的高灵敏检测,构建了一个简单而高效的致病菌荧光检测平台。其次,运用DNA银纳米簇(DNA/AgNCs)的光学性能,利用G-四联体DNAZyme与银纳米簇之间的光致电子转移进行荧光信号传导,构建了一种基于目标物介导光诱导电子转移(PET)的快速、高灵敏和高特异的沙门氏菌荧光传感器。该传感器涉及三个发夹型探针(H1、H2和H3),其中,H1包含目标物的核酸适配体序列和核酸内切酶的识别位点,用于特异性结合沙门氏菌,并参与聚合酶催化的目标循环放大和二级目标循环放大;H2包含血红素核酸适配体序列,当钾离子和血红素存在时,能够形成G-四联体DNAZyme,能够作为电子的受体以猝灭DNA/AgNCs的荧光;H3包含合成DNA/AgNCs的模板序列和H2的互补序列。利用目标物沙门氏菌诱导H2和H3参与的链置换放大反应,实现了G-四联体DNAZyme与DNA/AgNCs之间的光致电子转移。据了解,该方法首次提出基于目标物诱导光致电子转移耦合循环信号放大反应的荧光生物传感策略。该传感器实现了沙门氏菌的超灵敏和高选择性检测,检测下限低至8cfu·mL-1,且具有简单、快速、准确和低成本的优势,为沙门氏菌检测提供了一种简便而实用的新方法。最后,构建了一种基于HCR偶联G-四联体DNAZyme的沙门氏菌SERS生物传感技术。该传感器反应系统涉及一个弓形探针,被用来特异性地结合目标物;两个发夹型探针(H1和H2),被用来参与HCR并产生大量的G-四联体DNAZyme;以及功能化SERS活性金纳米粒子。半胱氨酸与金纳米粒子之间存在氢键作用和静电作用,导致金纳米粒子发生团聚,使金纳米离子表面拉曼染料的SERS信号显著增强;反应体系中存在目标物沙门氏菌时,发生HCR,生成大量的G-四联体DNAZyme,利用G-四联体DNAZyme的类辣根过氧化物酶的催化性能,将半胱氨酸氧化成胱氨酸,胱氨酸无法诱导金纳米粒子聚沉,从而阻止了金纳米粒子之间的等离子体共振耦合作用,金纳米粒子表面拉曼染料的SERS信号显著减弱,由此实现了沙门氏菌的高灵敏和高特异检测。与传统的沙门氏菌检测方法相比,该方法操作简单、快速,无需任何生物分子标记和繁琐的洗脱步骤,且具有更高的灵敏度和更好的重现性,为沙门氏菌检测以及相关研究建立了一个简单有用的新平台。