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DNA检测在疾病诊断、药物筛选、DNA损伤检测以及法医学分析等基础和实际应用研究领域有十分重要的意义。因此，发展操作简单、灵敏度高的新型DNA检测方法成为当前科学研究的热点之一。根据芽胞杆菌的休眠体—芽胞(spore)表面有丰富的天然功能基团等特点，我们分别构建了两种基于解淀粉芽胞杆菌芽胞的功能微球，并建立了两种荧光DNA检测方法：
一，荧光插入试剂(如SYBRGreenI)被广泛用于通过杂交反应检测实际样品中的靶标DNA，其基本原理是：这些荧光试剂在游离状态下基本不发荧光，它们与dsDNA结合后能产生强烈的荧光信号。这一经典DNA检测方法具有简单、便宜等特点。但是，在实际操作过程中，样品中游离的ssDNA以及剩余的探针ssDNA仍然能与这些荧光试剂相结合产生很强的噪声信号，从而降低靶标DNA检测灵敏度，并大大影响其检测效果。
我们通过化学吸附的方式将Ti4+离子自组装到解淀粉芽胞杆菌芽胞微球表面，成功构建了一种高度分散的Ti4+@spore功能微球。研究表明：Ti4+@spore功能微球显示出对ssDNA和dsDNA不同的亲和力；因此，Ti4+@spore微球可以用于选择性吸附ssDNA并通过离心的方式去除杂交反应过程中实际样品中的ssDNA以及多余的探针ssDNA，从而降低了ssDNA引起的噪声，并极大地提高了dsDNA检测的信噪比以及DNA检测的灵敏度，并展现出了良好的特异性。实验结果表明：这一基于Ti4+@spore功能微球的DNA检测方法，检测线性范围为0.5pmolL?1–2500pmolL?1，检测限为50.0fmolL?1(SNR=3)。一系列的重复实验(靶标DNA浓度为500pmolL?1)具有4.15%的相对标准偏差(n=11)的可重复结果，表明此方法具有良好的应用前景。
二，微球(如磁珠、二氧化硅和金属氧化物)作为载体应用于DNA检测已十分广泛(如液相生物芯片技术等)。我们通过层层组装法将一种金属有机框架(Metal-organic framework，MOF)材料ZIF-8包裹到在解淀粉芽胞杆菌芽胞表面而形成ZIF-8@spore微球。结果表明：此生物微球的比表面积从芽胞的11.79m2g–1大幅度地提高到了987.42m2g–1；此外，ZIF-8@spore微球通过MOF与蛋白质的作用展现了对链霉亲和素较强的吸附能力。基于此原理，我们将ZIF-8@spore微球用于DNA的捕获和检测：首先，链霉亲和素通过与ZIF-8作用而吸附在ZIF-8@spore微球表面；生物素标记的探针DNA通过链霉亲和素与生物素作用而固定到微球表面；最后，靶标DNA和荧光分子6-FAM标记的信号DNA通过杂交反应而结合到微球上并用于荧光分析。由于比表面积的增加，ZIF-8@spore微球可以固定大量的探针DNA、提高杂交效率，进而提高DNA检测的灵敏度。实验结果表明：这一基于ZIF-8@spore微球的DNA检测方法，DNA检测的线性范围为0.05nmolL?1–10nmolL?1，检测限为10.0pmolL?1(SNR=3)；对浓度为1nmolL?1靶标DNA检测的相对标准偏差(n=11)为3.88%，表明ZIF-8@spore微球具有良好的开发前景并应用于液相生物芯片等技术。
一，荧光插入试剂(如SYBRGreenI)被广泛用于通过杂交反应检测实际样品中的靶标DNA，其基本原理是：这些荧光试剂在游离状态下基本不发荧光，它们与dsDNA结合后能产生强烈的荧光信号。这一经典DNA检测方法具有简单、便宜等特点。但是，在实际操作过程中，样品中游离的ssDNA以及剩余的探针ssDNA仍然能与这些荧光试剂相结合产生很强的噪声信号，从而降低靶标DNA检测灵敏度，并大大影响其检测效果。
我们通过化学吸附的方式将Ti4+离子自组装到解淀粉芽胞杆菌芽胞微球表面，成功构建了一种高度分散的Ti4+@spore功能微球。研究表明：Ti4+@spore功能微球显示出对ssDNA和dsDNA不同的亲和力；因此，Ti4+@spore微球可以用于选择性吸附ssDNA并通过离心的方式去除杂交反应过程中实际样品中的ssDNA以及多余的探针ssDNA，从而降低了ssDNA引起的噪声，并极大地提高了dsDNA检测的信噪比以及DNA检测的灵敏度，并展现出了良好的特异性。实验结果表明：这一基于Ti4+@spore功能微球的DNA检测方法，检测线性范围为0.5pmolL?1–2500pmolL?1，检测限为50.0fmolL?1(SNR=3)。一系列的重复实验(靶标DNA浓度为500pmolL?1)具有4.15%的相对标准偏差(n=11)的可重复结果，表明此方法具有良好的应用前景。
二，微球(如磁珠、二氧化硅和金属氧化物)作为载体应用于DNA检测已十分广泛(如液相生物芯片技术等)。我们通过层层组装法将一种金属有机框架(Metal-organic framework，MOF)材料ZIF-8包裹到在解淀粉芽胞杆菌芽胞表面而形成ZIF-8@spore微球。结果表明：此生物微球的比表面积从芽胞的11.79m2g–1大幅度地提高到了987.42m2g–1；此外，ZIF-8@spore微球通过MOF与蛋白质的作用展现了对链霉亲和素较强的吸附能力。基于此原理，我们将ZIF-8@spore微球用于DNA的捕获和检测：首先，链霉亲和素通过与ZIF-8作用而吸附在ZIF-8@spore微球表面；生物素标记的探针DNA通过链霉亲和素与生物素作用而固定到微球表面；最后，靶标DNA和荧光分子6-FAM标记的信号DNA通过杂交反应而结合到微球上并用于荧光分析。由于比表面积的增加，ZIF-8@spore微球可以固定大量的探针DNA、提高杂交效率，进而提高DNA检测的灵敏度。实验结果表明：这一基于ZIF-8@spore微球的DNA检测方法，DNA检测的线性范围为0.05nmolL?1–10nmolL?1，检测限为10.0pmolL?1(SNR=3)；对浓度为1nmolL?1靶标DNA检测的相对标准偏差(n=11)为3.88%，表明ZIF-8@spore微球具有良好的开发前景并应用于液相生物芯片等技术。