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DNA生物传感器是化学、生物、物理等多种学科交叉渗透的新技术,因其具有分析速度快,灵敏度高,特异性好等优点,被广泛用于医药科学、食品、环境等领域。基于G缺失的G-四倍体DNA结构和双信号比值法等,本文构建了荧光、电化学DNA生物传感器用于鸟嘌呤(Guanine,G)及其衍生物和微小RNA(miRNA)的检测,有望将其用于疾病的早期诊断、治疗和评价中。本论文正文共有三章:第一、二章分别介绍了荧光、电化学DNA生物传感器用于G及其衍生物的检测;第三章介绍了比值电化学DNA生物传感器用于外泌体内容物中miR-21的检测。.第一章:基于G缺失的G-四倍体DNA结构(Guanine-lost G-quadruplex,GLGq)和硫黄素T(ThT),构建了一种非标记型荧光DNA生物传感器用于G的检测。GLGq的缺失位置,在G存在时通过氢键结合被填补完整,而后在ThT的促进下形成稳定的G-四倍体DNA结构(G-quadruplex);同时,ThT嵌插于G-quadruplex,发出较强的荧光。在优化条件下,传感器对G的线性响应范围为0.05~50μM,检测限达0.018μM。其引入ThT,不仅实现非标记型检测,而且降低背景信号,提高了特异性和灵敏度,具有较好的实际应用价值。第二章:基于GLGq和氯化高铁血红素(Hemin),构建了一种非标记型电化学DNA生物传感器用于G及其衍生物的检测。GLGq的缺失位置,在G存在时通过氢键结合被填补完整,而后在Hemin的促进下形成稳定的G-quadruplex;同时,Hemin嵌插于G-quadruplex,形成具有类辣根过氧化物酶活性的G-四倍体-氯化高铁血红素脱氧核酶(G-quadruplex-Hemin DNAzyme),进而催化H2O2氧化TMB,产生较强的电流信号,同时伴随着溶液颜色的变化。传感器对G的线性响应范围为:5~100 nM,检测限低至0.361nM,具有更高的准确性、灵敏度和特异性,且有望实现对G的可视化、便携式检测。第三章:基于亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)和二茂铁(Ferrocene,Fc)的双信号标记和比值法,构建了一种比值电化学DNA生物传感器用于外泌体内容物中miR-21的检测。当目标miR-21存在时,与电极表面的“Y”型DNA结构发生链替换反应,使Fc-DNA(Fc靠近电极表面)从“Y”型结构中解离,导致Fc远离电极表面;而剩下的单链MB-DNA(MB远离电极表面)自杂交形成发夹结构,使原本远离电极表面的MB靠近电极表面,由此可测得Fc由大变小、MB由小变大的电流值,通过检测Fc和MB的电流比值,实现对miR-21的准确、灵敏、特异性检测。该比值电化学传感器对miR-21的线性响应范围为10~70 fM,检测限达2.3fM,且不易受电极界面状态等因素的影响,比单信号标记型电化学传感器更稳定、更可靠,具有潜在的临床应用价值。