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高灵敏的蛋白质检测方法对于疾病的诊断及生命科学的基础研究具有重要意义,同时也是蛋白质组学得以迅速发展的巨大推动力。近年来,免疫试纸条分析方法由于其操作简单、检测时间短而且不需要任何复杂仪器设备的特点,广泛应用于蛋白质检测及疾病的早期诊断、治疗、预防等方面。但是,由于各种因素的影响,免疫试纸条技术只能实现定性检测和半定量或不准确的定量检测。因此采用不同的标记方法(如荧光染料、纳米金-酶双标记、量子点等)来提高免疫试纸条的检测灵敏度。由于免疫试纸条对蛋白质的分析主要是基于抗体作为蛋白质捕获探针而建立的,所以抗体的制备及功能化修饰步骤繁琐、重复性差及抗体本身性质不稳定等缺点在一定程度上制约了新的蛋白质研究技术的发展。通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)筛选得到的核酸适体对目标物质的识别机制与抗体极为相似,但核酸适体的自身稳定性更强、靶分子范围更广、亲和性更高、变性复性快速可逆、易功能化修饰与标记及可作为优良的纳米器件。因此,核酸适体有望在一定范围内代替抗体,在蛋白质检测等诸多生物分析领域发挥重要作用。
本论文主要包括以下几个方面的内容:
(1)构建了一种纳米金,酶双标记的免疫试纸条生物传感器。此传感器是基于三明治夹心免疫反应检测兔子免疫球蛋白G(IgG)。通过辣根过氧化物酶(HRP)的催化作用对信号进行放大,并结合使用便携式读条机实现在超低浓度下对蛋白质的实时现场检测,分析时间20分钟,检测限0.01 ng mL-1。与胶体金免疫试纸条和酶免疫试纸条相比,基于纳米金,酶双标记的免疫试纸条生物传感器的灵敏度有了明显提高同时。这种双标记免疫试纸条也成功地实现了对癌胚抗原的定量测定。结果显示,响应信号和分析物浓度可以成良好的线性关系,线性范围0.5 ng mL-1~100 ng mL-1,检测限为0.25 ng mL-1。
(2)选择凝血酶蛋白和凝血酶蛋白两个异构位点的核酸适体为模型体系,构建一个基于核酸适体功能化的纳米金试纸条生物传感器来实现蛋白质的实时在线检测。研究表明,该传感器能够在15分钟之内实现对凝血酶蛋白的定量测定。在最佳实验条件下,响应信号与凝血酶蛋白的浓度表现出很好的线性关系,线性范围从5 nmol L-1到100 nmol L-1,检测限为2.5 nmol L-1。该传感器同样适用于检测人体血浆样品中的凝血酶蛋白,检测限可达0.6pmol(绝对量)。同时,其它的干扰物质的存在如牛血清白蛋白(BSA)、人血清白蛋白(HSA)等并不会引起背景信号的增加。将实验结果与传统的双抗体夹心法和核酸适体.抗体组合的试纸条分析方法相比较,发现在传感器的选择性方面,基于核酸适体的试纸条传感器表现出更优良的性能。