论文部分内容阅读
癌症早期诊断和食品安全检测是当今社会关注的两大焦点问题,纳米生物传感器技术为解决这两大问题提供了一个重要途径。其中生物分子功能化纳米材料的生物相容性好、比表面积大、稳定性高、响应时间短,能够大大提高对目标物的检测性能。本研究通过制备DNA功能化量子点(QDs),并利用碱基互补配对原理构建了四种与癌症标记物和食品安全相关的生物传感器。主要研究内容如下:(1)本研究利用Mn掺杂Zn S(Mn-Zn S)室温磷光(RTP)QDs与功能BHQ2-DNA结合,构建了一种QDs-DNA纳米复合探针,并通过磷光共振能量转移(PRET)原理构建了能够对转基因标志序列花椰菜花叶病毒35S启动子(Ca MV 35S)DNA进行痕量检测的RTP传感体系,实现了对Ca MV 35S的简单、快速、高效检测。该传感器的方法检出限为4.03n M,检出范围为12n M-300n M。由于该方法采用的是磷光检测技术,可以避免生物样品背景荧光的干扰,因此该方法更适合于生物样品中Ca MV 35S的分析检测。(2)本研究通过对Ca MV 35S的DNA互补序列进行剪切设计,分别修饰到Mn-Zn S RTP QDs表面,制备了两种DNA功能化的RTP QDs(P1和P2),实现了目标物诱导的组装团聚,并利用较小QDs到较大QDs之间存在激子能量转移效应,构建了一种RTP QDs激子能量转移(EET)磷光纳米探针体系,由此实现了对Ca MV 35S的痕量检测。该方法检测Ca MV 35S的线性范围为10-200n M,相关系数为0.991,方法检出限为(3σ)0.48n M。该方法是一种简单、免标记的生物传感方法,大大简化了RTP纳米探针传感体系。(3)Mi RNA-21可以作为多种人类肿瘤的标记物,对mi RNA-21的痕量检测对肿瘤的早期诊断和治疗具有重要意义。本研究利用Mn-Zn S RTP QDs与功能ROX-DNA结合,制备了一种RTP纳米复合材料,并利用PRET原理实现了对mi RNA-21的痕量检测,该传感器的方法检出限为1.60n M,检出范围为8n M-80n M。该传感体系无需复杂的样品前处理过程,能够避免生物体液中背景荧光的干扰,更适于生物体液(血清)中mi RNA-21的检测,为肿瘤的早期诊断提供了可靠的检测手段。(4)本研究以富含TC碱基的单链DNA(ss DNA)为原料,通过水热法一步制备了荧光生物QDs(Bio-dots)探针,该Bio-dots的荧光寿命比CQDs有较大延长,达到了10.7ns。本研究还利用碱基配对原理实现了对牛奶样品中三聚氰胺的识别检测,在最优条件下,该Bio-dots的荧光传感器对三聚氰胺检测的线性范围为5-600μM,方法检出限为(3σ)1.4μM。Bio-dots本身不仅可以发出荧光,还可以作为功能识别基团,且原材料ss DNA基本无毒,合成过程也无其他有毒物质参与,因此该Bio-dots是绿色环保型发光功能材料。总之,本文通过制备DNA功能化RTP和荧光QDs,构建了4种生物传感器,实现了对具有代表性的癌症和食品安全相关分子的检测。本文拓展了纳米探针在生物传感器领域的应用范围,揭示了生物学中的“DNA碱基配对原则”可以用于PRET体系的构建,为解决实际生物样品中癌症和食品安全相关分子的高效检测难题和研制新型DNA功能化QDs传感器提供一种新途径。