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随着生命科学的蓬勃发展,人们对于健康、粮食等关乎生存的问题越来越重视,而探究这些问题往往是通过检测的手段进行的,因此对于检测技术的要求愈来愈高。生物体内的核酸,受制于其低的浓度,通常不能直接进行定量检测,因此电化学生物传感器作为一种灵敏的、特异性高的检测技术在核酸的定量检测方面受到了研究者的关注。纳米技术的飞速发展,已可制备具有可控尺寸、形状和独特理化性质的纳米材料。功能化的纳米材料不仅具有大的比表面积,固载更多的信号分子和探针;甚至可以作为催化剂催化信号分子,放大信号,因此被广泛应用于电化学生物传感器中。本论文在选择合适的核酸扩增技术扩大核酸目标物的同时,结合功能化的纳米材料,构建信号双重放大的电化学生物传感器,以实现对于目标物的高特异性、超灵敏检测。具体内容如下:1.结合锁式探针指数级滚环扩增与CoFe2O4纳米粒子检测miR-21的电化学生物传感器的制备在该报告中,通过结合基于锁式探针指数滚环扩增(padlock probe-based exponential rolling circle amplification,P-ERCA)和 CoFe2O4 磁性纳米颗粒(CoFe2O4MNPs)的纳米电催化构建了用于检测miR-21的超灵敏电化学生物传感器。将纳米催化剂(CoFe2O4 MNPs)和氧化还原分子(Tb)共同固定在石墨烯(Gra)表面上并形成Au@CoFe2O4/Tb-Gra探针,制得的探针通过减少CoFe2O4 MNPs和Tb之间的相互作用距离,展示出了 CoFe2O4 MNPs对Tb高性能的催化,放大了检测信号。同时,使用P-ERCA对于miR-21进行扩增,在多次聚合和酶切反应后,得到大量的P-ERCA扩增产物,提高了检测物含量,可进一步提高生物传感器的灵敏度。所制备的生物传感器对于miR-21在1 fM至2 nM范围显示出良好的线性关系,且具有低至0.3 fM的检测限,表现出了高特异性和灵敏性。此外,根据检测物设计相应的探针序列,所提出的测定方法便可用于其它miRNA或DNA的检测,具有通用性。2.基于RT-PCR与金纳米星/石墨烯/沉积金纳米复合物检测小麦CYP707A1基因的电化学生物传感器的制备基于核酸扩增技术的电化学生物传感器是当下研究的热门,而作为效率高、特异性强的核酸扩增技术—聚合酶链式反应(PCR)却很少被应用于电化学生物传感器中。因此,我们提出了一个基于RT-PCR的电化学生物传感器用于检测小麦的8’-羟化酶(CYP707A1)基因。该方案使用分别在5’端修饰了生物素和巯基的单链DNA作为PCR的上下游引物并对目的基因CYP707A1进行扩增,并向扩增物中加入氧化还原分子硫堇。使用链霉亲和素修饰的磁珠通过链霉亲和素与生物素的强作用力对扩增出的功能化的DNA片段进行分离、富集,形成生物耦合物(Thi-DNA@SA-MB)。再将其孵育到金纳米星/石墨烯/沉积金修饰的玻碳电极(AuNs/Gra/DpAu/GCE)表面进行检测。实验结果显示用于分离富集DNA片段的链霉亲和素磁珠对于氧化还原分子(Thi)具有电催化作用。本方案展示出了对于CYP707A1基因良好的检测性能,检测范围达到5个数量级,检测限低至13 pM,且在检测不同处理小麦CYP707A1基因表达量中展现出了可以媲美qRT-PCR的性能。