论文部分内容阅读
MicroRNA（miRNA）是一类新型的高特异性、高敏感度的肿瘤标志物,实现人体内极低浓度miRNA的检测,对癌前病变、肿瘤早期的诊断及预警、肿瘤疾病的早期治疗具有重要科学意义和应用前景。目前检测miRNA的方法,大多灵敏、准确,但步骤冗长、操作繁琐、依赖大型仪器、分析成本高昂,难以满足日益增长的简单、快速检测需求。因此,建立准确性较好、灵敏度较高、操作简单的miRNA检测方法意义重大。本论文围绕miRNA快速检测与高敏监测的重大需求,构建了三种新型光电化学生物传感器,实现miRNA的超灵敏检测。本论文研究工作主要包括3部分:1、“法拉第笼式”电化学发光生物传感器检测miRNA-21基于多功能化氧化石墨烯材料,构建“法拉第笼式”电化学发光（ECL）生物传感器检测miRNA-21。信号DNA和发光体luminol通过氨基和羧基的化学键合的方式同时被固定在氧化石墨烯表面,由此得到功能化氧化石墨烯材料,并作为信号单元。将捕获DNA通过Au-S键固定在Fe3O4@Au MNPs表面,作为捕获单元。当捕获单元滴涂于磁性玻碳电极表面时,会牢牢地吸在电极表面,从而捕获肿瘤标志物miRNA-21,然后通过核酸杂交,从而信号单元可以被固定在电极表面,形成“法拉第笼式”结构。在这种结构下,信号单元直接固定在电极表面,类似于巨大的网,甚至成为电极表面的一部分。信号单元上标记的所有鲁米诺分子均可参与电极反应,从而大大提高了ECL信号。该“法拉第笼式”ECL生物传感器检测miRNA-21的线性范围是1.0 fM10 pM,检测限低至0.3 fM。该传感器为临床分析诊断miRNA-21提供了一种超灵敏的检测方法。2、级联HCR信号放大的“法拉第笼式”电化学发光生物传感器检测miRNA-141基于氧化石墨烯（GO）和杂交链式反应（HCR）,在“法拉第笼式”策略的基础上,构建了一种新型的电化学发光（ECL）生物传感器,用于超灵敏检测miRNA-141。将捕获探针（CP）固定在Fe3O4@SiO2@AuNPs上作为捕获单元,捕获miRNA-141,并通过核酸杂交固定信号单元(Ru（phen）32+-HCR/GO)。所制备的生物传感器具有两个优点:首先,GO由于其表面积大,电子传输性能好,可以直接覆盖电极表面,延展了传感器的外亥姆霍兹面（OHP）。其次,通过HCR辅助级联放大,然后嵌入Ru（phen）32+作为信号读出路径,所有HCR产物锚定在GO表面,所有这些信号分子都可以参与电化学反应,从而进一步放大ECL信号。因此,通过将HCR与“法拉第笼式”策略整合而构建的ECL传感器,对于miRNA-141检测限低至0.03 fM。该生物传感器也提供了一个有效的方法来分析其他miRNAs。3、多重信号放大的表面增强拉曼散射生物传感器超灵敏检测miRNA-141基于中空结构的金纳米线囊泡体（AuNWs）和杂交链式反应（HCR）技术,构建表面增强拉曼散射（SERS）生物传感器超灵敏检测miRNA-141。将引发探针（TP）固定在中空结构的AuNWs表面,TP作为引发链触发HCR扩增,在AuNWs表面形成双链DNA超夹心结构（AuNWs/HCR）,实现信号的一次放大;Ag+经氢醌还原后,大量银纳米颗粒（AgNPs）聚集在AuNWs表面和双链DNA超夹心结构中（AgNPs@AuNWs/HCR）,实现信号的二次放大;AgNPs@AuNWs/HCR中的AgNPs表面吸附大量的罗丹明6G（R6G）作为SERS信号分子,得到信号单元,实现信号三次放大;通过上述信号的三级放大,SERS信号极大增强。Fe3O4@AuNPs用来固定捕获探针（CP）作为捕获单元,在miRNA-141存在时,利用碱基互补配对形成“捕获单元-miRNA-141-信号单元”的复合物,使用磁铁分离检测液中的“捕获单元-miRNA-141-信号单元”复合物,之后富集进行SERS检测。最终实现对miRNA-141的高灵敏、特异性检测,检测限低至0.03 fM。