随着人类基因组计划的完成、功能基因研究的深入,基因诊断已成为分子生物学和生物医学的重要研究领域。DNA生物传感器作为一种利用核酸碱基配对原则进行识别,能实现基因片段持续、快速、灵敏和选择性检测的新方法,近年来得到非常迅速的发展。DNA检测是其生物功能研究、疾病诊断以及相关基因药物开发的关键技术,近年来也取得了长足的发展。本文致力于核酸新方法的研究,发展了一系列核酸及相关分子的分析新方法。1.基于DNA调控银纳米颗粒生长的无标记DNA表面增强拉曼光谱检测设计了一个在肽核酸修饰载玻片上进行目标DNA无标记检测的表面增强拉曼光谱分析策略。目标DNA和肽核酸杂交之后,基底表面变为负电荷,银离子可吸附到DNA骨架上。通过氢醌化学还原,形成的银纳米颗粒可通过银增强步骤进一步生长,放大吸附在银纳米颗粒表面的R6G的表面增强拉曼信号。无标记的表面增强拉曼分析方法可检测从1.0×10-10到1.0×10-6M的DNA,检测限为45 pM。通过引入链式杂交反应来增加DNA的长度,拉曼信号进一步放大,检测限达3.4 pM。这一方法可区分完全匹配的DNA和单碱基错配的DNA,能与其它放大技术结合,实现基因的高灵敏、高通量检测。2.磁珠表面循环链替代反应和银增强双倍信号放大用于DNA的拉曼光谱传感提出了检测目标DNA的高灵敏表面增强拉曼光谱方法。该方法综合循环链替代聚合反应和银增强在磁珠表面实现双信号放大。磁珠用来固定支持作为识别探针的分子信标,可方便地将链替代聚合反应产物从引物和拉曼染料组装的银纳米颗粒的混合物中分离出来。在目标和分子信标杂交反应之后,银纳米颗粒通过引物和分子信标的茎端杂交连接到磁珠表面来引导DNA链的聚合反应,导致目标DNA被释放,去诱导下一个聚合循环。因此循环链替代聚合反应可以使大量的银纳米颗粒连接在磁珠表面,进而增强拉曼染料的拉曼光谱信号。构建的DNA传感器具有宽的检测范围（10-13--10-8 M）和低的检测限（56 fM）,能良好地区别单碱基错配能力。该方法表现出良好的放大效果,在生物分析检测中具有潜在应用前景。3.表面链替代聚合和金纳米颗粒催化银沉积信号放大用于DNA电化学传感发展了一个检测目标DNA的超灵敏电化学方法。这一方法综合循环链替代聚合反应和银增强来实现双信号放大。在目标和分子信标杂交之后,金纳米颗粒信号分子通过金纳米颗粒上标记的引物和分子信标的茎端杂交结合到电极表面,诱导DNA链的聚合反应,并释放目标进入下一聚合循环。这样的循环链替代聚合反应可使大量目标相关的金纳米信号分子连接到电极表面。通过金纳米颗粒催化银沉积,实现高灵敏电化学溶出检测。构建的DNA传感器显示宽的检测范围（10-16-10-12M）和低的检测限（0.03 fM）,还具有良好的区别单碱基错配能力和重复性。检测方法简单、灵敏,在生物分析检测中具有潜在应用前景。4.量子点修饰硅纳米球结合等温指数放大用于DNA高灵敏荧光检测提出一个综合等温指数放大和CdTe量子点功能化的硅纳米球作为标记用来检测目标DNA的新策略。识别探针修饰的96孔板用于等温指数放大与检测过程。在识别探针识别目标DNA后,其茎端与引物杂交诱导DNA链的聚合反应,释放目标DNA去打开另一个识别探针,实现链替代聚合反应的循环。形成的双链DNA被内切酶识别,形成一个基于内切酶的链替代聚合反应,这个过程可以产生很多引发DNA片段去打开生物素标记分子信标。被打开的生物素标记分子信标与链酶亲和素功能化量子点结合,再用硝酸溶解量子点,释放镉离子增敏Rhod-5N的荧光,实现信号的级联放大。构建的DNA荧光分析方法显示宽的检测范围（10-17-10-12M）和低的检测限（8.5 aM）,具有良好的区别单碱基错配能力和重复性,在生物分析检测中具有潜在应用前景。5.基于目标匹配弓形结构的辅助DNA循环与分子信标-切割内切酶参与的信号放大用于DNA荧光检测设计了一个目标匹配的弓形结构的辅助DNA循环与分子信标-切割内切酶参与的信号放大的DNA检测新策略。这里弓形结构通过荧光染料标记的与目标完全杂交的探针1和猝灭基团标记的辅助DNA杂交形成。目标和弓形结构上的探针1杂交用来释放猝灭基团标记的辅助DNA,这样荧光就会恢复。接着释放的辅助DNA和分子信标杂交,在内切酶的的帮助下,引发辅助DNA循环,分子信标的荧光恢复,导致的荧光信号放大,使构建的DNA传感器具有宽的检测范围（10-1210-8 M）和低的检测限（0.21 pM）。由于辅助DNA代替了目标DNA循环,目标DNA就不需要内切酶识别的特殊位点,为DNA检测提供了一个广泛的策略。这个新颖的辅助DNA循环策略可被设计成便携式、价格低廉的基于弓形结构的DNA检测技术。6.外切酶协助DNA循环用于博来霉素高灵敏荧光检测设计了一个简单快速和方便的基于BLM-Fe（Ⅱ）剪切DNA链的高灵敏和高选择检测博来霉素的荧光方法,整个检测时间约需40分钟。基于外切酶协助DNA循环,显示出低至皮摩尔水平的检测限,比传统的没有外切酶存在的荧光检测方法低出两个数量级。传感器显示出良好的选择性,在其它三种抗癌药物和在实际血清检测中均有良好的效果。该方法展现出与众不同的优点,例如高的特异性、低的检测限和简单的处理程序,提供一个用于实际样品中检测的方法。
