【摘 要】
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目的:本研究基于锆卟啉金属有机框架(ZrMOF)材料和荧光染料修饰的单链DNA分子(ss DNA),构建了一种用于简单、快速、超灵敏、高特异性检测核酸生物标志物的开关型荧光生物传感方法,为个人健康与公共安全提供技术保障。方法:本研究利用水热法合成了一种新型晶态多孔材料锆卟啉金属有机框架(ZrMOF)材料,并将其作为高效的荧光猝灭剂,以6-羧基荧光素染料(FAM)修饰的ss DNA序列(FAM-P1
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目的:本研究基于锆卟啉金属有机框架(ZrMOF)材料和荧光染料修饰的单链DNA分子(ss DNA),构建了一种用于简单、快速、超灵敏、高特异性检测核酸生物标志物的开关型荧光生物传感方法,为个人健康与公共安全提供技术保障。方法:本研究利用水热法合成了一种新型晶态多孔材料锆卟啉金属有机框架(ZrMOF)材料,并将其作为高效的荧光猝灭剂,以6-羧基荧光素染料(FAM)修饰的ss DNA序列(FAM-P1/P2)作为特异性识别元件。由于ZrMOF可以有效吸附FAM-P1/P2,并猝灭FAM的荧光,而当存在目标分子时,其可与FAM-P1/P2特异性结合,可使FAM-P1/P2从ZrMOF材料表面释放下来,发生荧光恢复,因此,本研究根据恢复的荧光强度来达到检测目标物的目的。本研究构建了一种基于ZrMOF的开关型荧光生物传感方法,用于超灵敏检测核酸生物标志物。1.本研究通过DLS、TEM、N2吸附-脱附等多种方法表征ZrMOF的形貌及理化特性。2.通过FTIR、Zeta电位分析等方法考察了ZrMOF对FAM-P1/P2的吸附作用,并利用UV-vis吸收光谱和荧光光谱探讨了其荧光猝灭机制。3.对ZrMOF用量、荧光猝灭及恢复时间等实验条件进行了优化,在最佳实验条件下,使用荧光分光光度计对核酸生物标志物进行荧光定量检测。结果:1.本文利用金属Zr(Ⅳ)(ZrOCl2·8H2O)、卟啉基配体(H2TCPP)和调节剂苯甲酸(BA)合成了ZrMOF材料,并通过改变BA的用量探究了材料粒径大小的变化。选择粒径为90 nm左右的ZrMOF纳米颗粒,并通过多种方法证明了其优异的物理特性。此外,以ZrMOF为荧光猝灭剂,初步建立了基于ZrMOF的开关型荧光生物传感方法。2.本文使用FAM-P1为识别元件,构建了用于快速、超灵敏定量检测DNA(T1)的开关型荧光生物传感方法。在最优检测条件下,该荧光传感方法实现了T1的定量检测,在1×10-2~1×10~3 p M浓度范围内,FAM荧光强度值与T1浓度对数成线性关系,其检出限为2 f M(S/N=3),22 min即可完成检测。此外,选择与T1序列中有1个、2个、3个和完全碱基错配的ss DNA作为检测干扰物,证实了该荧光生物传感方法具有良好特异性。3.本文通过改变特异性识别元件(FAM-P2),将所构建的基于ZrMOF的开关型荧光生物传感方法,成功应用于核酸肿瘤标志物microRNA-21(mi R-21)的快速、超灵敏、高特异性检测。在最佳的检测条件下,其荧光强度值与mi R-21在1×10-4~10 p M的浓度对数范围内,线性关系良好,其检出限为11 a M(S/N=3),而且整个检测时间仅需27 min,其检测性能优于多数现有的基于新型材料的生物传感方法。选择其他4种不同的mi RNAs作为检测干扰物,验证了本方法优异的特异性。此外,本方法在血清样品检测中也表现出良好的应用性,其加标回收率为93.94%~114.49%,相对标准偏差(RSDs)为4.23%~6.02%。。结论:本研究首先制备了具有良好吸附特性和高效猝灭特性的ZrMOF纳米颗粒,通过特异性识别元件FAM-P1/P2,成功构建了一种基于ZrMOF的开关型荧光生物传感方法,并用于快速、超灵敏、高特异性检测DNA与mi RNA。与传统的q PCR检测方法相比,所建方法具有检测速度更快、检出范围更宽、检出限更低等优势。此外,本方法还体现出潜在的通用性和多重分析能力,仅需改变为相应的特异性识别分子即可实现其他目标物的检测,这也使其具有应用于公共卫生、生物医药等其他领域的潜力与广阔前景。
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