特定序列脱氧核糖核酸电化学生物传感器进展

对当今电分析化学中的研究热点之一———脱氧核糖核酸 (DNA)的电化学生物传感技术的最新进展进行了综述 ,评述了其发展前景。

铂电极表面生物素-亲和素固载单链脱氧核糖核酸的电化学传感器

通过直接吸附将亲和素固定在Pt电极表面,联于生物素标记的脱氧核糖核酸(DNA)探针,制备了电化学基因传感器,建立了Pt电极表面修饰单链脱氧核糖核酸(ssDNA)的方法。修饰电极与待测溶液中人工合成的转基因食品中常有的花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)或根癌农杆菌终止子(NOS)DNA片段进行杂交,以邻菲罗林钴络合物[Co(phen)3+3]为杂交指示剂,循环伏安法测量,通过杂交前后指示剂峰电流的变化检测DNA杂交的量。研究了电极修饰、杂交反应及测量的适宜条件,在优化实验条件下,峰电流的差值与DNA杂交量之间有良好的线性关系,相关系数r=0.9996。杂交后的电极经热变性再生,可重复使用多次。

脱氧核糖核酸(DNA)生物传感器的研究现状(Ⅱ)——电化学DNA生物传感器

对电化学DNA生物传感器的基本原理、种类、在基因和药物分析中的应用作了详细的介绍 ,对近期有关这方面的文献加以分类和评述 。

脱氧核糖核酸电化学传感器的原理及其应用

对电化学DNA传感器的组成及其在DNA损伤研究、环境污染监控、病原基因检测、基因疾病诊断和药物机理分析等方面的应用进行了总结 ,并对其发展趋势进行了评述。

黄连素标记的脱氧核糖核酸荧光毛细生物传感器的研制及应用

以黄连素作为荧光标记物，对脱氧核糖核酸荧光毛细生物传感器进行了研究。基于荧光毛细分析法，以毛细管作为脱氧核糖核酸探针的固定载体，制成脱氧核糖核酸荧光毛细生物传感器，荧光毛细生物传感器吸入互补靶脱氧核糖核酸并进行杂交，通过黄连素染色后，检测杂交产物的荧光强度，实现对靶脱氧核糖核酸的定性和定量分析。研究结果为样品用量12μL，靶脱氧核糖核酸浓度在2～10μmool·L^-1范围内与荧光强度呈线性关系，线性回归方程为y=9．52x＋9.22，相关系数为0．9912，检出限为1．16μmol·L^-1。用荧光毛细生物传感器测定靶脱氧核糖核酸操作简便，试样、试剂用量少；测定成本极低，能大大减少环境污染。

脱氧核糖核酸(DNA)生物传感器的研究现状(Ⅰ)

简要阐述了核酸杂交分析的传统方法和原理，由此对近年来发展起来的ＤＮＡ压电生物传感器、光学生物传感器和光导纤维生物传感器的原理和应用研究作了详细介绍。

新型脱氧核糖核酸光纤生物传感器的研制及其性能评价

研制了一种新型脱氧核糖核酸(DNA)光纤生物传感器,以带尾纤的脉冲半导体激光器为激发光源,结合流动进样系统,能够快速方便地对光纤传感器表面发生的DNA杂交反应进行测定。研究表明:通过链霉亲和素/生物素作用修饰到传感器表面的DNA探针对Dylight680荧光标记的完全互补DNA有良好的响应,而对非互补的DNA基本没有响应。系统检测灵敏度可达到4.5×10-10mol/L;线性范围为1×10-9～3×10-8mol/L。光纤传感器具有良好的再生性能。

利用共振镜生物传感器研究牛胰脱氧核糖核酸酶Ⅰ与DNA的相互作用

利用IAsys共振镜生物传感器研究了牛胰脱氧核糖核酸酶Ⅰ(Bp DNase Ⅰ)与DNA的相互作用.求出了不同温度下,Bp DNase Ⅰ与DNA相互作用的结合和解离的动力学速率常数(Kass,Kdiss)和平衡常数(KA,KD),并且计算出了该过程的热力学参数(ΔH和TΔS).在298 K时该结合过程的KA=(3.521 2±0.232 4)×105(mol/L)-1,KD=(2. 852 4±0. 188 3)×10-6 mol/L,TΔS 为(84. 860±3. 712) kJ/mol,该结合过程的ΔH 为(53.222±3.548) kJ/mol,是一个熵驱动的过程.本文还对Mg2+浓度对Bp DNase Ⅰ与DNA的相互作用的影响进行了研究.在相同温度下,Bp DNase Ⅰ与DNA的结合作用在有Mg2+存在时较无Mg2+ 存在时高约30.5 倍,表明Mg2+能极大地提高Bp DNase Ⅰ与DNA的结合能力.

基于链置换扩增的电化学适配体生物传感器检测食品中的赭曲霉毒素A

为构建一种基于链置换扩增技术(SDA)和电化学适配体传感器技术检测食品中赭曲霉毒素A(OTA)的方法,根据OTA特异性适配体设计发卡结构,并在发卡结构的茎部设置SDA反应识别位点,进行SDA扩增。将扩增产物与修饰二茂铁(Fc)的电化学探针进行杂交,使电信号发生变化,从而建立电化学适配体传感器检测OTA的方法。通过对7组不同毒素的测定评价该方法的特异性,测定其灵敏度和检出限,并与赭曲霉毒素A酶联免疫分析方法(ELISA)国家标准(GB 5009.96-2016)进行对比试验。结果表明:最优条件下,电化学适配体传感器灵敏度线性范围为0.1 pg/mL~10 ng/mL,检出限(LOD)为0.05 pg/mL。当OTA存在时,检测结果为阳性,当OTA不存在时,检测为阴性,说明该方法特异性良好。在人工加标试验中,该电化学适配体传感器的加标回收率为96.60%~99.04%,ELISA(国家标准)的加标回收率为94.00%~98.50%,该方法的加标回收率优于国家标准。结论:该方法能够快速检测食品中的OTA,具有实用应用价值。

基于电化学生物传感器的重金属离子检测研究进展

电化学生物传感器是基于抗原抗体、酶、核酸适配体、蛋白质、细胞等各种生物成分建立的电化学方法,由于这些生物成分具有强的特异性,决定了电化学生物传感器具有高选择性。同时该方法还具有便捷快速、灵敏、操作简单等优点,已经被广泛应用于污染物重金属离子的检测,并具有良好的应用前景。本文综述了近年来基于各种生物成分的电化学生物传感器在重金属离子检测中的应用,并对该领域未来的发展趋势做了展望。

纳米材料电化学生物传感器检测食品中赭曲霉毒素A的研究进展

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种污染食品的常见真菌毒素,长期食用OTA污染的食品会严重影响人体健康。随着生物传感器技术的发展,电化学生物传感器成为OTA检测的新方向。纳米材料在电化学传感器中的应用有效提高了其性能。该文综述使用纳米材料检测OTA的电化学生物传感器的原理和特点,并对其发展方向进行展望。

基于“分段”-“完整”转化的G-四链体脱氧核糖核酸酶传感器用于多聚核苷酸激酶的检测

采用"分段"转化为"完整"G-四链体脱氧核糖核酸酶的策略,构建了检测多聚核苷激酶(T4 PNK)的传感器。将形成G-四链体的富G序列PS5.M序列拆分成5'和3'端均为羟基的两条链:链S_1OH和链S_2OH即分别具有12个碱基的"分段"的PS5.M。在ATP存在下,T4 PNK酶可以将链S_2OH的5'端的羟基磷酸化,转化为S_2P;在S_1OH、S_2P以及Helper链S-H存在下,T4 DNA连接酶(T4 DNA Ligase)将链S_1OH和链S_2P连接成"完整"的PS5.M序列。在体系中再加入核酸外切酶Ⅲ(ExoⅢ),从S-H的3'端剪切S-H,释放出PS5.M。在K^+存在下,PS5.M与氯化血红素(Henfin)作用,形成具有类过氧化物酶活性的复合物,催化H_2O_2氧化2 2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的反应,通过检测氧化产物在418 nm处的吸收值变化,实现对T4 PNK活性的定量检测。线性检测范围为0.02~3.0 U/mL舱出限为0.014 U/mL(S/N=3)。对Hela细胞和HEK293细胞实际样本的T4 PNK活性进行了检测,平均回收率为95.6%~105.7%。

基于末端脱氧核糖核酸转移酶的纳米界面上DNA的生长策略及用于恩诺沙星的适配体传感器构建研究

在纳米金(Au nanoparticles,AuNPs)表面通过组装巯基DNA制得AuNPs-DNA生物探针后,末端脱氧核糖核酸转移酶(Terminal deoxynucleotidyl transferase,TdTase)催化探针DNA的3′-OH 端,实现DNA的生长,并得到生长产物长单链DNA(Single-stranded DNA,ssDNA)。通过琼脂糖凝胶电泳和原子力显微镜成像(Atomic force microscope,AFM)对探针及ssDNA进行表征,结果表明TdTase能够实现纳米界面上DNA的高效生长,卷曲状态下链长可达850 nm。进一步将这种DNA的生长策略与适配体(Aptamer)技术相结合。首先在纳米金表面组装适配体片段1,在醛基化的磁珠颗粒表面组装适配体片段2,以此构建针对恩诺沙星的适配体生物传感器(Aptasensor)。该传感器对ENR在10 ~1.0×10 5 ng/mL具备良好的响应性能,检出限为1.0 ng/mL,能明显区分环丙沙星、氧氟沙星、诺氟沙星等对照组信号。研究表明,基于TdTase的适配体传感器操作便捷,具备良好的靶分子响应性能和特异性,可为食品安全检测等领域提供新的研究思路。

用于尿酸检测的MIL-101(Cr)生物电化学传感器

人体血液中尿酸(UA)含量异常会引发一系列疾病,因而尿酸浓度的检测方法有广泛的应用前景。通过水热法合成金属有机框架(MOF)材料MIL-101(Cr),并通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对材料进行表征;利用滴涂法将MIL-101(Cr)涂附在玻碳电极(GCE)表面制得修饰电极MIL-101(Cr)/GCE,通过循环伏安(CV)法,差分脉冲伏安(DPV)法来验证基于MIL-101(Cr)的生物电化学传感器用以定量检测尿酸的可行性。实验结果表明:该材料在尿酸的氧化还原反应中起催化作用,此尿酸生物电化学传感器能够有效地检测尿酸。

基于G-四链体电化学发光生物传感器灵敏检测端粒酶活性

端粒酶活性的分析检测对于癌症诊断、预后治疗等具有重要意义。该研究利用G-四链体(G4) DNA的金属配合物靶向发光探针[Ir(ppy)_(2)(pip)]PF_(6),构建了灵敏检测癌细胞端粒酶活性的电化学发光(ECL)生物传感器。首先将引物DNA组装在电极表面,然后与癌细胞提取的端粒酶共同孵育,具有活性的端粒酶在引物末端生成端粒重复序列从而形成G4结构,随后[Ir(ppy)_(2)(pip)]PF_(6)通过与G4靶向作用结合到延长的序列中。结果表明[Ir(ppy)_(2)(pip)]PF_(6)的ECL信号与端粒酶活性呈现正相关,传感器的电化学发光强度与癌细胞浓度在10-5×10^(5)cell/mL呈现良好的线性关系,检出限(LOD)为3 cell/mL。实验还表明了传感器具有良好的稳定性、适用性、抗干扰性和重现性,最后将该传感器用于测定真实人类血清和尿液样本中的端粒酶活性,得到了满意的结果。

基于纳米复合材料修饰微针的pH值实时检测电化学生物传感器

为了更好的监控人体生理状态,本文提出了一种基于纳米复合材料修饰微针的生物传感器研制策略。通过精巧设计与高性能纳米功能膜的构建,基于不锈钢针与金丝微针基底研制了两种各具优势的pH值实时检测传感器,实现了对pH值的实时检测。结果表明,生物传感器具有毫伏级输出电压,响应时间在秒级。综上,本文所提出的纳米微针生物传感器具有高灵敏,微创,响应迅速和结构简单的优点,可以有效地实现对pH的实时检测。

脱氧核糖核酸电分析化学研究进展

就DNA电分析化学研究及其应用方面进行综述 ,主要叙述了DNA的各种电分析化学方法 ,以及DNA电化学传感器的原理、应用以及发展。本文引用文献 77篇。

利用互补核酸杂交富集金胶实现信号扩增的电化学凝血酶蛋白生物传感器研究

介绍了一种利用互补核酸杂交富集金胶实现信号扩增的蛋白质生物传感器.以凝血酶蛋白为研究对象,利用凝血酶蛋白相对应的两段核酸适配体,将适配体Ⅰ固定在磁性颗粒上,用于特异性地捕获蛋白,将适配体Ⅱ标记金胶作为检测信标.由凝血酶蛋白和相对应的两段核酸适配体构建三明治结构的凝血酶蛋白生物传感器.另外,再通过信标金胶上过剩的核酸适配体链与另一段标记有金胶的互补核酸进一步杂交,获得金胶的选择性聚集,实现了信号扩增.通过信号扩增,使此传感器的灵敏度大大提高,对凝血酶蛋白的检测下限可达到4.52×10-15mol/L.平行测定浓度为7.47×10-14mol/L的凝血酶8次,其RSD为3.0%.该生物传感器对凝血酶蛋白有很好的特异性,其它蛋白如溶菌酶和牛血清白蛋白的存在对于检测没有影响.

光电化学生物传感器用于环境污染物检测的研究进展

环境污染问题对生态环境和人类的生存及健康构成了严重威胁,已成为全人类广泛关注的焦点之一。发展简单、准确、灵敏的环境污染物检测技术对于保护生态环境、维护生命健康具有重要意义。光电化学(PEC)生物传感器结合了发光分析的高灵敏度、电化学的高可控性及生物传感技术的高特异性,具有构造简单、稳定性好、背景信号低、灵敏度高、特异性强等优势,已成为检测环境污染物的一种重要分析方法。该文主要介绍了PEC生物传感器在各种环境污染物检测方面的应用,并对用于环境污染物检测的PEC分析技术的发展作出了展望。

电化学DNA生物传感器定量检测根癌农杆菌终止子基因片段

通过自组装法及共价法固定单链脱氧核糖核酸(ssDNA),制备了电化学DNA生物传感器。将巯基丙酸(MPA)自组装于金电极表面形成单分子膜,再利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的活化作用将ssDNA探针序列固定于金电极表面。将ssDNA修饰的电极与待测溶液中人工合成的转基因食品中常有的根癌农杆菌终止子(NOS)基因片段进行杂交,在[Fe(CN)6]3-/4-溶液中进行循环伏安和电化学阻抗谱扫描,表征ssDNA固定及杂交过程。优化了ssDNA固定条件。待测溶液中DNA浓度在1.0×10-7～1.0×10-10mol/L范围时,其浓度的对数值和ssDNA/Au电极与dsDNA/Au电极峰电流差值的变化值呈线性相关关系,相关系数为0.9822,检出限为8.1×10-11mol/L。