基于新型核酸信号放大策略构建电致化学发光适体传感器检测黏蛋白1

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核酸信号放大策略是利用核酸扩增、蛋白酶、脱氧核酶以及链置换扩增等技术,将输入的目标分子转换为大量输出的核酸分子,从而实现对目标分子检测的新型扩增方法。核酸信号放大策略的合理利用有助于实现目标分子高灵敏、高特异性的检测,目前已经被广泛应用于生物传感领域。电致化学发光(ECL)适体传感器是一类将适体作为分子识别元件并结合ECL技术构建的新型生物传感器,具有成本低廉、操作简便、响应迅速、灵敏度高和选择性好等优点。本文合理的设计了三种新型核酸信号放大策略,并以此构建ECL适体传感器实现癌症标志物黏蛋白1(MUC1)的高灵敏、高特异性检测。主要从以下几个方面展开研究工作:1.基于酶辅助目标物循环和滚环扩增的级联放大策略构建电致化学发光适体传感器检测黏蛋白1本工作将核酸内切酶Nt.BbvC I辅助的目标物循环和滚环扩增的级联放大策略相结合构建新型灵敏的ECL适体传感器用于MUC1检测。当目标物存在时,适体-目标物复合物引发Nt.BbvC I辅助的目标物循环过程,使得电极表面生成大量的单链DNA引物。通过合理的序列设计,单链DNA引物引发滚环扩增(RCA)反应使得电极表面生成大量串联富G碱基序列,进而捕获氯化血红素(hemin)生成hemin/G-四分体复合物,基于其对共反应试剂H2O2良好的催化作用,luminol-H2O2体系的ECL信号明显增强。本工作构建的ECL适体传感器具有良好的选择性和稳定性,在MUC1浓度范围为10 fg mL-1至10 ng mL-1之间具有良好的线性响应,其检测限低至7.1 fg mL-1,且在临床诊断方面具有巨大的应用潜力。2.基于目标物和模拟目标物同步循环扩增策略原位产生电致化学发光DNA纳米花作为信号标签检测黏蛋白1目前为止,大多数已报道的目标物转换策略中产生的模拟目标物不能进一步参与另一个同步的循环过程,一定程度上限制了目标物的转换效率。本工作结合新型的ECL信号探针和高效的目标物转换策略的优势,构建了一个灵敏的ECL适体传感用于MUC1检测。一方面,通过RCA反应在电极表面原位生成新型的ECL DNA纳米花信号探针,不仅简化了实验操作步骤,而且提高了发光体的稳定固载。另一方面,目标物和模拟目标物同步循环扩增过程引发的高效目标物转换策略的实施,极大地提高了目标物的转换效率。实验结果表明本工作构建的ECL适体传感器在MUC1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,检测限达到0.23 fg mL-1。3.基于无酶目标物循环和双倍输出扩增体系以MoS2纳米花作为共反应促进剂用于黏蛋白1的ECL检测大多数已报道的无酶目标物循环扩增策略在一次目标物循环过程中只能得到一个模拟目标物,一定程度上影响了扩增效率。本工作结合一次循环得到两个输出模拟目标物的目标物循环扩增策略和MoS2纳米花为载体的信号探针的优势,构建了一种用于MUC1灵敏检测的ECL方法。首先,目标物的参与引发无酶目标物循环和双倍输出扩增过程得到大量的单链DNA作为模拟目标物,进而参与催化发夹自组装过程实现信号的扩增。同时,制备得到的MoS2纳米花作为共反应促进剂,不仅能够极大地促进H2O2的分解以提高N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)-H2O2体系的ECL信号,而且通过Ag-S键为ABEI功能化的银纳米颗粒的固载提供了一个良好的平台。实验结果表明本工作构建的ECL适体传感器在MUC1浓度为1 fg mL-1至10 ng mL-1范围之间具有良好的线性响应,检测限达到0.58 fg mL-1。此外,该适体传感器具有良好的稳定性和选择性,在临床诊断方面具有潜在的应用价值。
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