基于催化发夹自组装策略构建电致化学发光生物传感器的研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xkyx2005
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癌症生物标志物是一类能够客观地反映癌症的发生和发展的生物分子,在癌症的早期检测及治疗监测等方面具有重要意义。然而,机体中癌症生物标志物的表达量较低,这就要求我们提出高灵敏的检测方法对癌症生物标志物进行检测。电致化学发光(ECL)技术结合了电化学分析和发光分析的特点,具有灵敏度高、可控性强、响应快速等优点,近年来被广泛用于生物分析检测。此外,核酸信号放大策略也可以进一步提高检测的灵敏度。在众多核酸信号放大策略中,催化发夹自组装(CHA)策略因其具有反应条件温和,操作简单等优点,在生物传感领域得到了广泛关注。基于此,本论文将CHA策略与ECL技术相结合,构建了高灵敏的ECL生物传感器,实现了对癌症生物标志物的检测。本论文具体工作内容主要包括以下两个部分:(1)我们基于CHA策略,应用锆基金属有机框架(MOF-808)复合的N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)功能化的银纳米粒子(MOF-808@Ag-ABEI)作为信号标签,构建了高灵敏的ECL生物传感器用于癌症生物标志物microRNA-21(miRNA-21)的检测。利用miRNA-21引发发夹探针1(HP1)与信号探针(修饰了MOF-808@Ag-ABEI的发夹探针2(HP2),缩写为MOF-808@Ag-ABEI-HP2)之间的CHA反应,捕获大量的MOF-808@Ag-ABEI-HP2到电极表面,产生显著的ECL信号,由此实现miRNA-21的检测。实验结果表明本工作构建的传感器在miRNA-21浓度范围为100 aM至500 pM之间具有良好的线性响应,检出限为30 aM。(2)针对CHA策略不能实现多目标物检测的问题,我们提出了双催化发夹结构自组装(DCHA)策略,并由此实现了两个不同种类的癌症生物标志物miRNA-21和黏蛋白1(MUC1)的检测。首先,通过目标物miRNA-21引发发夹探针1(HP1)中a发夹与信号探针(修饰了CdS:Mn量子点(CdS:Mn QDs)的发夹探针2(HP2),缩写为CdS:Mn-HP2)之间的CHA反应(循环I),捕获大量的CdS:Mn-HP2到电极表面,产生显著的ECL信号,实现对miRNA-21的高灵敏检测。实验结果表明传感器在miRNA-21浓度范围为20 aM至50 pM之间具有良好的线性响应,检出限低至11 aM。接下来,由MUC1与其适配体(aptamer)组成的复合物MUC1-aptamer引发HP1中b发夹与信号探针(修饰了金纳米粒子(AuNPs)的发夹探针3(HP3),缩写为AuNPs-HP3)之间的CHA反应(循环II),捕获大量的AuNPs-HP3。此时,由于AuNPs与CdS:Mn QDs之间能够发生ECL共振能量转移(ECL-RET)作用,ECL信号下降,因此实现了对MUC1的高灵敏检测。实验结果表明传感器在MUC1的浓度范围为1 fg mL-1至10 ng mL-1之间具有良好的线性响应,检出限低至0.40 fg mL-1
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