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近年来,生物大分子(DNA和多肽等)与IB族金属(金、银和铜)之间的各种相互作用已经广泛应用于合成金属纳米材料,并且在分析化学领域吸引了越来越多的关注。IB族金属银对胞嘧啶的N3有强的结合力,可以选择性地结合DNA的杂环碱基,在还原性条件下可制备得到DNA稳定的银纳米簇。DNA/AgNCs作为一类新兴的荧光团,具有大的斯托克斯位移、光稳定性、可调的荧光发射和易于合成等优点。将DNA序列的分子识别功能和纳米簇模板特性结合起来,DNA/AgNCs可广泛应用于生物传感和成像。此外,半胱氨酸等硫醇小分子可以作为巯基配体与银配位形成Ag(I)-S(R)配位聚合物。目前,Ag(I)-S(R)配位聚合物已经应用于在离子、小分子和生物活性物质等生物传感方面。本文中,我们基于银与胞嘧啶碱基的亲和作用,以及与硫醇中巯基的配位作用,分别合成了DNA/AgNCs和Ag(I)-S(R)配位聚合物两种金属纳米材料,发展了一系列分析传感方法,用于与人类健康息息相关的细胞凋亡和酶活性等检测。具体如下:1.基于酶介导聚合产生poly-dA链和Toehold链取代反应,我们构建了一种新型的DNA/AgNC探针用于检测DNA。末端脱氧核苷酸酶(TdT)是一种无模板DNA聚合酶,可以催化在DNA的3’羟基末端添加脱氧核糖核苷(dNTP)分子。通过TdT激活的聚合反应,在DNA的3’末端延伸产生400个碱基左右的poly-dA DNA链。接下来,由目标物的延伸产物poly-dA链引发的toehold链取代反应将淬灭剂标记的DNA从DNA/AgNC探针中释放,从而恢复DNA/AgNCs的荧光。这种方法可以用于灵敏地检测DNA,具有高信背比(S/B = 58),对ssDNA目标物检测限低至0.2 nM。2.考虑到细胞凋亡过程中会产生大量DNA片段,我们进一步将该探针用于原位细胞凋亡检测与成像。本节以脱氧腺苷三磷酸(dATP)为底物,利用TdT酶将细胞凋亡的生化标志一基因组DNA片段末端标记上多聚腺苷酸片段(poly-dA)。TdT酶延伸得到的poly-dA特异性激活DNA/AgNC探针,实现对细胞凋亡的荧光检测,该方法可以在体外检测低至20个细胞。我们进一步将该方法应用于HepG2细胞凋亡的原位成像研究,定量结果与商业化试剂盒的结果基本一致。相比于传统的TUNEL分析,该方法为“Turn-on”检测模式,无需标记的dNTP单体,避免了繁琐的洗涤和分离步骤。3.基于Ag(I)与巯基多肽的配位作用和罗丹明类染料聚集淬灭的性质,我们开发了一种简便和快捷的凝血酶活性检测方法。该方法将N-端标记羧基四甲基罗丹明(TAMRA)的、C-端含有一个半胱氨酸残基的多肽作为凝血酶底物。银离子与多肽中半胱氨酸的配位形成Ag-多肽聚合物,聚合物中邻近的TAMRA形成J-二聚体导致TARMA荧光的猝灭。凝血酶切割底物多肽释放出TAMRA,破坏TAMRA的J-二聚体,引起TAMRA荧光的恢复。该方法检测凝血酶的线性范围为20-300 pM,检测限为5 pM。相对于传统的双标记多肽荧光探针,该方法只需标记单个荧光基团,大大降低了检测成本。