【摘 要】
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癌症是一类致死率极高的疾病,是人类健康的一大威胁。对癌症疾病标志物的实时监测在癌症的早期诊断、药效监测、术后判断、预防复发等方面有着重大意义。而癌症标志物本身丰度低,在实际样品中检测会受到其他生物分子的干扰。一些传统的检测手段不仅成本高,而且会对环境产生一定程度的污染。而近年来发展的新型传感策略在检测癌症疾病标志物时其灵敏度和选择性仍然有限。本工作制备的超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2核壳结构、C
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癌症是一类致死率极高的疾病,是人类健康的一大威胁。对癌症疾病标志物的实时监测在癌症的早期诊断、药效监测、术后判断、预防复发等方面有着重大意义。而癌症标志物本身丰度低,在实际样品中检测会受到其他生物分子的干扰。一些传统的检测手段不仅成本高,而且会对环境产生一定程度的污染。而近年来发展的新型传感策略在检测癌症疾病标志物时其灵敏度和选择性仍然有限。本工作制备的超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2核壳结构、Cd Te量子点以及金纳米双锥体构建了稳定且能满足检测需求的癌症疾病标志物分裂式传感器,实现了对micro RNA-122、腺苷以及CEA的检测,主要工作如下:（1）制备Fe3O4@SiO2核壳结构纳米材料以及Cd Te量子点纳米材料,利用EDC/NHS的偶联作用在纳米材料表面修饰特定的DNA。Scaffold、Output和By-product DNA互补形成三链复合结构,在mi R-122存在时,Fuel DNA与三链复合体作用释放出Output DNA,此时将修饰有Probe DNA的磁球引入至体系中特异性捕获Output DNA,形成Fe3O4@SiO2-Probe DNA-Output DNA结构,磁分离该复合结构后,将其放入另一体系中特异性捕获Cd Te QDs-Signal DNA结构,并对形成的Fe3O4@SiO2-Probe DNA-Output DNA-Signal DNA-Cd Te QDs复合结构进行磁分离,释放的Output DNA越多,被捕获的Cd Te QDs-Signal DNA结构越多,光电信号下降就越明显。因为运用了多链复合结构的熵驱动信号放大体系,该生物传感器的稳定性和灵敏度得到提高,采用的超顺磁性Fe3O4@SiO2核壳结构使得该传感器省去了电极逐层组装的冗长步骤,并能够直接通过Cd Te QDs-Signal DNA读取光电信号,该策略有效地排除了体系中其他物质的干扰,有效提高了传感器的选择性。（2）制备Fe3O4@SiO2核壳结构纳米材料以及金纳米双锥体纳米材料,利用Au-S键以及EDC/NHS偶联作用在纳米材料表面修饰特定的DNA。通过SiO2壳层修饰的特定DNA而构建的DNA行走机器,当腺苷存在时会解开Walker DNA,在Fuel DNA的驱动下SiO2表面的DNA行走机器会不断释放出Au-NBPs-c DNA复合结构。在一定浓度范围内,体系中存在越多的腺苷就会释放越多的Au-NBPs-c DNA复合结构,经历磁分离之后溶液的光热效应就会越强,在808 nm的激光源照射下溶液的温度就会升得越高。我们基于此原理构建出易操作的腺苷光热传感策略。运用熵驱动信号放大技术构建的DNA行走机器有效提高了光热化学传感器的灵敏度。另外,该传感策略与传统光电化学传感策略相比,省去了较为复杂的电极逐层组装过程,直接从溶液中读取温度信号变化,简化了传感器的操作步骤,缩短了检测时间。（3）制备Fe3O4@SiO2核壳结构纳米材料以及金纳米双锥体纳米材料,利用Au-S键在金纳米双锥体表面修饰上罗丹宁小分子,利用EDC/NHS偶联作用在SiO2表面上修饰好特定的Capture DNA。在熵驱动的DNA体系中引入靶标CEA,驱动该系统释放出大量的Output DNA,此时将Fe3O4@SiO2-Capture DNA复合结构引入生物信号放大体系中特异性捕获带有大量胸腺嘧啶结构的Output DNA,形成Fe3O4@SiO2-Capture DNA-Output DNA结构,通过磁力作用从信号放大体系中分离磁球再将其引入至一定浓度的汞离子溶液中,Output DNA能够结合汞离子,此时分离出结合有汞离子的Fe3O4@SiO2-Capture DNA-Output DNA结构,再往剩下的汞离子溶液中添加修饰过罗丹宁小分子的金纳米双锥体,罗丹宁可以有效固定汞离子,使得金纳米双锥体的LSPR峰红移,溶液颜色会发生变化,同时双锥体在808 nm处的吸收强度下降,溶液受近红外光源激发的升温幅度也会下降。本工作使用熵驱动信号放大技术和分裂式传感策略有机结合,保证了该双模式传感器的灵敏度和选择性。本工作运用了双信号读取模式,两种模式的信号读数可以互相验证,提高检测结果的准确性。另外,该双模式传感器对仪器的依赖度低,光热信号传感器只需光源和红外温度摄像仪,比色传感策略不需要任何仪器,操作方便且易于携带。
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