靶标响应的DNA智能水凝胶和金纳米棒构建的即时检测新方法

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即时检测(Point-Of-CareTesting,POCT)是一种能够在事发地取样、快速分析并得到准确结果的新型检测技术。裸眼检测因其结果直观、无需昂贵复杂的仪器等优点成为即时检测发展的一个重要方向。金纳米棒(AuNRs)由于局域表面等离子体共振效应(LSPR),在可见-近红外区有非常强的光谱吸收能力,且不同尺寸的AuNRs能够呈现出橘色、灰色、蓝绿色、紫红色等不同的颜色。因为人们对光谱上颜色的变化比对颜色深浅变化更为敏感,因此AuNRs的这一特性在可视化结果读取方面具有很大的优越性,基于此,我们以AuNRs作为显色底物构建了多色可视化检测平台。由于AuNRs作为多色显色底物的关键之处在于能够对不同浓度的靶标进行颜色响应,因此我们先考察了 AuNRs对不同浓度H202的颜色响应情况,验证了 AuNRs在多色检测方面的可行性。接下来,我们以葡萄糖氧化酶(GOx)作为信号转导分子将葡萄糖信号转变了 H202的信号,实现了葡萄糖的多色可视化检测。此外,为了拓展AuNRs在即时检测方面的应用,我们利用淀粉酶(葡萄糖淀粉酶,GA)和葡萄糖氧化酶的级联酶反应,实现了淀粉酶的信号转导,同时也考察了 AuNRs对不同浓度淀粉酶的颜色响应情况,拓展了 AuNRs在即时检测方面的应用。随着POCT的发展,人们对于POCT的准确性及检测靶标的多样性等要求越来越高。功能核酸(核酸适体、脱氧核酶等)参与构建的DNA智能水凝胶,由于其靶标分子广泛、稳定性好、特异性及灵敏度高等优点,成为了一种良好的POCT检测平台。因此,我们利用可卡因响应的DNA智能水凝胶和AuNRs结合发展了一种新型的即时检测方法(hydrogel-AuNRs)。该检测方法的关键之处在于以包埋GA的可卡因响应的DNA智能水凝胶作为信号识别单元,AuNRs作为信号输出单元。当可卡因存在时,水凝胶会瓦解,由原来的凝胶态逐渐变成了溶液态,释放出GA,并通过GA与GOx的级联酶反应将可卡因信号成功地转变成了 H2O2信号。H2O2会沿着AuNRs的纵轴方向进行刻蚀,产生不同尺寸的AuNRs,因而最终显示出颜色变化。通过hydrogel-AuNRs方法实现了可卡因的多色可视化检测。该方法能够有效地区分可卡因及其类似物,具有非常高的特异性。尿液经过简单的乙腈沉淀处理,可利用hydrogel-AuNRs方法检测出尿液中的可卡因。利用AuNRs胶体溶液的紫外可见吸收,建立了 AuNRs纵向LSPR吸收峰偏移值(peak shift)与可卡因浓度的定量关系。此外,我们以铅离子响应的DNA智能水凝胶作为信号识别单元,在水凝胶中包埋GA作为信号放大及转导分子,结合AuNRs的显色反应实现了 Pb2+的多色可视化检测,也进一步验证了 hydrogel-AuNRs方法的通用性。海水只需简单的过膜处理,即可利用hydrogel-AuNRs方法实现海水中20nMPb2+的裸眼检测。与标准方法ICP-MS相比,该方法具有优异的准确性。Hydrogel-AuNRs方法不仅对Pb2+的检测具有高灵敏度和高选择性,而且是一种通用的即时检测手段。
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