茎环结构DNA电化学传感芯片对PML/RARα mRNA的检测

PML/RARα融合基因是急性早幼粒细胞白血病的分子学标志,本文根据期其碱基序列设计了茎环结构DNA探针(HP),并且采用电化学酶联免疫分析技术构建出多通道电化学传感芯片,对人工合成的PML/RARα融合基因片断进行检测。实验结果显示:该传感芯片对mRNA的检测限为5.0×10-14 M,检测电流值与靶序列的浓度在0.5-300 pM范围保持良好的线性关系。说明该方法能很好识别完全互补序列与单碱基突变序列,可以实现对PML/RARα融合基因定性定量的测定。

基于硫化镉纳米团簇标记DNA电化学传感的研究

合成了表面具有自由羧基的硫化镉 (CdS)纳米团簇 ,以乙基 (3 二甲基丙基 )碳二亚胺盐酸盐 (EDAC)为偶联活化剂 ,将其标记于人工合成的 5′端氨基修饰的寡聚核苷酸 (ODN)片段上 ,制备成CdS纳米团簇标记DNA探针 ,该寡聚核苷酸片段与大肠杆菌肠毒素基因相关 .在一定的条件下 ,使其与固定在玻碳电极表面的待测DNA序列进行杂交反应 ,利用阳极溶出示差脉冲伏安法 (ASDPV)间接测定Cd(II)的量 ,实现对互补、非互补DNA片段的识别和电化学检测 。

DNA电化学传感器在白血病基因诊断中的应用

DNA电化学传感器技术是20世纪末发展起来的一种新型生物传感器技术,为基因识别和疾病基因诊断提供了一种快速、简便、廉价的方法,现已成为一个非常活跃的研究领域。目前DNA电化学传感器的研究已经取得很大的进展,但同时也面临很多困难和挑战。本文就DNA电化学传感器的设计、研究现状和近几年来该领域的一些重要进展作一总结,并对研制用于白血病融合基因检测和诊断的DNA电化学传感器作了展望。

基于三维刚性DNA桥式纳米探针的DNA甲基化光电化学传感器的制备和效果评价

目的构建一种基于三维刚性DNA桥式纳米探针(3D-TPN)的光电化学(photoelectro-chemistry,PEC)传感器,用于DNA甲基化位点分析研究。方法将二氧化钛(TiO_(2))悬浮液滴加到ITO电极表面,形成薄膜,通过电位溶出法在TiO_(2)纳米膜表面沉积金纳米粒子(AuNPs),进一步通过Au-S将三维刚性DNA桥式探针固载到电极表面。制备5-甲基胞嘧啶抗体和碲化镉量子点(Ab-CdTe QDs)偶联物。靶序列存在时,5-甲基胞嘧啶与抗体特异性结合,使Ab-CdTe QDs连接到电极表面,与AuNPs/TiO_(2)形成共敏化结构提高光电信号。在含L-抗坏血酸(AA)的磷酸盐缓冲液(PBS)中检测该传感器的光电化学信号响应。结果成功制备了三维刚性DNA桥式纳米探针。TiO_(2)悬浮液最佳浓度为4 mg/mL,5-甲基胞嘧啶抗体最佳浓度为10μg/mL。在最优实验条件下,平行检测同一条件制备的5支电极,其相对标准差(RSD)为1.8%;4周后光电流仍保持初始值的92.5%;且该传感器对目标序列有良好的选择性。DNA甲基化位点数与光电响应值呈线性关系,回归方程为ΔI=-0.0047+4.0114×N,决定系数R^(2)为0.9997。结论该光电化学传感器具有优异的稳定性和特异性,可用于多位点DNA甲基化的定量检测。

基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建DNA电化学生物传感技术

本文构建了一种基于纳米粒子、茎环DNA和丝网印刷电极(SPCE)的电化学生物传感技术用于乳腺癌基因的快速、灵敏检测。该传感技术中,探针DNA的两端分别标记了巯基和生物素,巯基用于与金纳米粒子(AuNPs)作用,生物素用于与磁性纳米颗粒(MNPs)表面修饰的链酶亲和素作用以达到富集的目的,之后利用SPCE进行电化学检测。无目标DNA存在时,双标记DNA保持茎环结构,使得生物素分子很难和MNPs上的亲和素接触。一旦加入目标DNA,茎环结构打开,生物素得以与MNPs上的链霉亲和素发生特异性结合,形成的复合物(MNPs-DNA-AuNPs)通过磁性富集到SPCE表面,从而获得AuNPs的电化学信号。该DNA电化学生物传感对单碱基错配有良好的分辨能力,完全互补DNA的检出限为8.0×10-13 mol/L。

基于主客体识别技术构建的DNA电化学传感识别灯塔

传统的电化学DNA生物传感技术通常包括以下3个步骤，即电极表面探针DNA的固定、固液两相间DNA的杂交反应和电化学信号的读出，由于探针和目标序列的杂交过程发生在两相间，所以降低了杂交效率。在此，我们基于主客体识别和分子信标技术，设计了一种新型的电化学DNA传感器，可实现DNA在均一水相中的杂交反应，然后杂交体被捕获到电极表面进行电化学检测，具有高的灵敏度和选择性。

电化学DNA生物传感器在基因检测中的研究进展

目的核酸电化学的深入研究带动了电化学DNA生物传感器的迅猛发展,尤其是用于检测DNA特异性片段和DNA损伤的传感器.基于DNA杂交技术的电化学传感器已广泛应用于特定基因序列的定性定量分析、疾病诊断、食品安全等领域.该文对近年来电化学DNA传感器涉及基因检测相关的新研究进行综述,探讨其未来的发展趋势.

基于微流控芯片的光电化学生物传感新方法研究

我校化学化工学院曹俊涛博士获批国家自然科学基金青年基金项目：基于微流控芯片的光电化学生物传感新方法研究，项目批号：21405129．随着环境污染、化学污染等的加剧，癌症（亦称恶性肿瘤）已成为严重危害人类健康的疾病，引起了大家的广泛关注.

电化学DNA传感器制备及用于花椰菜花叶病毒35S启动子快速检测

[目的]构建一种新型DNA电化学传感器,并用于花椰菜花叶病毒35S启动子片段检测。[方法]通过使用氨基化多壁碳纳米管对玻碳电极进行修饰,利用氨基化多壁碳纳米管对硫堇-金纳米粒子-DNA纳米复合物的吸附固定得到用于识别目标DNA的捕获界面,并将亲和素-辣根过氧化物酶修饰的金纳米粒子作为结构末端的信号分子,完成夹心结构传感器组装。试验采用循环伏安法对辣根过氧化物酶催化过氧化氢得到的还原电流进行测试。[结果]该传感器可实现对目标DNA定量检测,线性范围为1×10-18~1×10^(-11)mol/L,检测限低至6.95×10^(-20)mol/L,可特异性识别错配序列,并且表现出良好的重现性和稳定性。[结论]该传感器在转基因食品的检测方面有良好的应用前景。

基于MeCP2蛋白和双酶信号放大的DNA甲基化电化学免疫分析

目的:探讨甲基化CpG结合蛋白2(MeCP2)和双酶信号放大电化学免疫传感器用于DNA甲基化定量检测的效果。方法:固定在纳米金(AuNPs)修饰电极表面的探针与靶DNA杂交后,将电极于37 ℃下与MeCP2蛋白溶液孵育,再与葡萄糖氧化酶(GOD)和辣根过氧化物酶(HRP)共同标记的MeCP2-His标签抗体(GOD-HRP/anti-His tag)反应;于含葡萄糖和对苯二酚的检测液中测试其电化学信号,建立电信号大小与DNA甲基化浓度之间的关系,确定该传感器的检测限,考察实验所设计的双酶信号放大策略的放大效果。结果:在1.0×10 -14 ~1.0×10 -7 mol/L范围内,电信号大小与DNA甲基化浓度的对数呈线性关系,回归方程为 I (峰电流值,μA)=1.038 lg C (DNA甲基化的浓度,mol/L)+16.598,相关系数 r 为0.993,检出限为0.1 fmol/L;双酶标记体系的DPV峰电流最高(9.105 μA),单独HRP标记体系的DPV峰电流为1.99 μA,单独GOD标记体系的电信号极其微弱、仅为0.969 μA;重复性实验得 RSD 为4.6%;将传感器置于pH 7.4的PBS中,4 ℃条件下放置28 d后,响应电流大小为最初的93.7%,表明该传感器具有较好的稳定性;与单酶标记体系相比,双酶标记体系产生的电化学信号更强。结论:采用基于MeCP2和双酶信号放大电化学免疫传感器具有较高的灵敏度,能实现痕量DNA甲基化的检测。

基于分子印迹聚合膜的胆固醇丝网印刷生物传感芯片

该文基于自组装技术在丝网印刷金电极表面制备分子印迹膜,研制胆固醇电化学仿生生物传感芯片。利用扫描电镜(SEM)对平面裸金电极、厚膜裸金电极及其修饰电极进行了形貌的分析比较,采用循环伏安分析法对电极修饰过程的电化学特性进行表征,采用计时电流法对胆固醇生物传感芯片的浓度响应特性进行检测。结果表明,基于丝网印刷工艺的厚膜电极不仅能满足自组装分子印迹仿生膜的修饰,而且电极表面具有明显的纳米放大效应。传感器对0～700nM不同浓度胆固醇进行检测,线性范围50nM～700nM,灵敏度达到-4.94μA/[lg(nM)],线性相关系数为0.994。该胆固醇传感芯片具有较高的准确性,检测准确度达到了99.56%。

基于四面体DNA框架的循环信号放大策略用于microRNA的电化学检测

基于四面体DNA框架和G-四链体(G4)结构,利用靶标介导的无酶链置换循环信号放大策略,构建了一种电化学传感策略,用于microRNA-21的高灵敏检测。根据靶标(microRNA-21)序列设计四面体DNA框架发夹探针,当靶标存在时,其与四面体DNA框架上的发夹探针互补配对杂交,进而启动3条发夹DNA的链置换循环反应,在电极表面形成大量的“Y”型DNA。每个“Y”型DNA结构中的2个末端均有G4结构,可与血红素(hemin)形成一种具有类辣根过氧化物酶特性的G4/hemin DNAzyme,催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺和过氧化氢的反应并产生较强的电流信号,从而用于microRNA-21的检测。当靶标不存在时,链置换反应无法启动,因而电化学信号较弱。结果显示,在1.00 fmol/L~1.00 nmol/L浓度范围内,峰电流差值(各浓度电流值-空白组电流值)与microRNA-21浓度的对数值具有良好的线性关系,线性方程为ΔI=45.04lgc+756.1,线性相关系数R^(2)=0.9987,检测限为17.92 amol/L。该方法有望用于与miRNA-21相关的肿瘤早期诊断的临床应用。

基于生物纳米组装与信号放大的ATP超灵敏电化学检测研究

目的:建立一种核酸适配体电化学传感器,用于肿瘤细胞内三磷酸腺苷(ATP)的超灵敏检测。方法:以金电极为基底,通过巯基化学以及DNA自组装技术,以核酸适配体为识别元件,构建一种DNA“三明治”结构,以双重标记的亚甲蓝为电化学探针,通过金纳米颗粒进行信号放大,采用微分脉冲伏安法进行定量。结果:所制备的电化学传感器在10 fmol/L^1 mmol/L范围内,电流信号变化幅度与ATP浓度呈良好的线性关系(R^2=0.9956),最低检测限为29.6 aM(S/N=3)。该电化学传感器对靶标分子特异性强,可准确检测肿瘤细胞中ATP的浓度。结论:本研究所建立的ATP电化学传感器灵敏度高、特异性强且线性范围宽,实现了肿瘤细胞中ATP含量的定量检测,有望为临床相关疾病的分子诊断提供新的技术手段。

基因传感技术及目前存在的问题和发展对策

对最近几年报道的比较有特色的光学、压电、电化学等基因 ( DNA)传感器方面的研究工作进行介绍 ,并就目前基因传感器研究中存在的问题进行了分析讨论 ,提出了相应的发展对策 .

生物传感器的发展及应用

近年来,生物传感器发展迅速。从新技术和新材料方面介绍了传感针、DNA传感器、纳米传感器、生物芯片等几种新型生物传感器的结构与特点,并阐述了生物传感器在空间生命科学、食品工业、环境监测和发酵工程等领域的应用。

电化学生物传感应用于体外检测的研究

电化学生物传感技术以它独特的检测、分析方法以及在临床检测中潜在的应用,近年来受到研究者越来越多的关注。癌症生物标志物的早期检测能够使得患者在癌症发展至晚期前得到治疗,增加患者存活率。此外,生物标志物能够用于确定疾病的复发,以及患者在接受化疗、放疗和外科治疗之后的后续评估。本文主要论述了现有癌症生物标志物检测的设备和方法,并对这些方法的优点和不足作了简单的评述。另外,介绍了体外诊断设备的发展现状和电化学传感技术的特点,并对癌症早期的主要生物标志物进行了介绍,以及着重论述了电化学传感技术应用于临床靶向生物标志物检测的研究进展。此外,还展望了电化学生物传感技术未来的研究方向和发展趋势。从目前的的研究来看,电化学传感技术在体外诊断和临床检测癌症生物标志物等方面存在着较大的应用潜质,有望成为生物、医学、环境等领域重要的研究技术。

基于DNA纳米结构的传感界面调控及生物检测应用

生物传感技术在环境、安全和医学诊断等应用中具有重要意义。如何精确调控自组装界面上生物识别探针与界面的相互作用来提高生物传感的性能则是其中的关键问题。常规界面组装过程中,DNA等生物分子往往在界面形成非均一的自组装层,分子结合能量壁垒高,识别效率低。我们通过构建有序DNA纳米结构,发展了纳米尺度精确调控界面性质的方法。通过在界面上形成以熵驱动主导的均匀自组装层,增加探针分子间的有效距离,并通过精确调控界面上DNA纳米结构的尺寸,显著提高界面DNA杂交效率与速率。我们在DNA四面体上修饰不同的生物识别分子(DNA、抗体、核酸适配体等),可构建通用检测平台,实现对核酸、蛋白、小分子及细胞的高灵敏检测,并且在复杂样本中同样保持了优异的检测性能。在此基础上,我们将四面体三维结构探针应用于细胞内以及活体检测,研究了DNA四面体在细胞内的运输途径及靶向定位方式,并实现对细胞内ATP分布的传感成像及小鼠体内肿瘤组织的靶向成像,有望发展活体生物传感的新探针。

华东师范大学博士生导师何品刚教授莅临我校讲学

2015年4月27日上午,应我校化学化工学院的邀请,华东师范大学化学系博士生导师何品刚教授在文化路校区化学实验楼311室作了题为＂DNA电化学生物传感技术研究＂的学术报告.报告会由化学化工学院院长赵文献主持,化学化工学院部分师生聆听了报告.