摘要: 生物传感器是由多门学科交叉发展而来的一门新兴学科。随着生物科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，生物传感器技术飞速发展。由于生物传感器具有很多独特的优势，如:选择性好、灵敏度高、操作简单、成本低、在复杂生物体系中可在线连续检测等，... 展开 生物传感器是由多门学科交叉发展而来的一门新兴学科。随着生物科学、信息科学和材料科学发展成果的推动，生物传感器技术飞速发展。由于生物传感器具有很多独特的优势，如:选择性好、灵敏度高、操作简单、成本低、在复杂生物体系中可在线连续检测等，已经成为发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法。目前，已经广泛应用于临床诊断、工业控制、食品和药物分析、环境保护以及生物技术等研究领域中。随着科学技术的不断发展，对生物分子的检测的要求也越来越高，我们急切需要发展一些性能更优的生物传感器以便更好满足生活和科研的需求。灵敏度和选择性是评价传感器性能好坏的重要参数，苝的衍生物和功能核酸的出现为生物传感器的构建提供了新的设计思路和平台。 基于以上考虑，综合文献报道，本文从提高生物传感器的灵敏度的角度出发，我们结合苝的衍生物和功能核酸构建了几种新型的荧光传感器，主要内容如下: (1)基于苝的衍生物（化合物1）用于多目标检测的生物传感器的研究。化合物1可以吸附在DNA链上发生团聚并且猝灭DNA链上标记的各种荧光基团。因此，我们可以利用聚集态的化合物1作为广谱猝灭剂。在第2章中，通过选择核酸酶为模型生物分子，以聚集态的化合物1作为猝灭剂构建了一个多目标生物分析平台。我们以限制性核酸内切酶EcoRI和EcoRV为目标物进行核酸内切酶活性的检测。EcoRI和EcoRV能有效识别双链DNA上面的特异性序列并且切割酶切位点。当没有核酸酶存在时，探针链上标记的荧光基团的荧光能被聚集态的化合物1猝灭掉。当有EcoRI或EcoRV存在时，会切割有相应酶切位点的探针链，释放出标记有FAM或者TAMRA的短链DNA，由于标记有荧光基团的短链DNA只有5个碱基，相应的FAM或者TAMRA的荧光会恢复。在最优的实验条件下，传感器对EcoRI和EcoRV的检测下限分别达到0.05U/mL和0.03U/mL。在第3章中，将聚集态的化合物1的高猝灭效率与核酸外切酶Ⅲ的信号放大技术相结合设计了一种高灵敏、快速、单标记的DNA传感器用于多目标DNA的检测。目标DNA与标记了不同荧光基团的探针链杂交，加入化合物1之后，荧光被猝灭。核酸外切酶Ⅲ沿3'→5'方向切割探针链并将其切割成碱基碎片，将目标DNA和荧光基团释放出来，从而相应的荧光基团的荧光恢复。释放出的目标DNA可继续和其它DNA探针杂交同时诱发第二次酶切循环反应。此方法能用于多目标DNA的检测。实验结果表明，在最佳的实验条件下，传感器展现出令人满意的结果，检测下限为20pM。 （2)基于DLISA的生物传感器的研究。在第4章提出了一种基于DNA酶和ELISA策略的DLISA新型荧光生物传感器。该传感器用DNA酶代替ELISA检测中的蛋白酶，使得该设计比普通的ELISA免疫分析更加稳定。传感器由三个关键部分组成:被抗体修饰的96微孔板、ZnS共轭的抗体以及分子信标放大系统。我们首先以人IgG为目标物，当有目标抗原IgG时，连接了ZnSNCs的抗体能够通过形成三明治的夹心复合结构被捕获在抗体修饰的96微孔板上。随后加入Ag+，通过阳离子交换从ZnSNCs中释放出Zn2+。每个ZnSNCs通过离子交换能释放出成千上万个Zn2+到溶液中。此时加入DNA酶和分子信标，因为DNA酶能催化切割多条底物链，从而达到信号放大的作用。实验中通过多次信号放大作用，使得传感器得到较高的灵敏度，检测限为2fg/mL。实验结果表明，该传感器的特异性高，这也使得其能用于检测复杂体系中的目标生物分子。随后我们考察了传感器的通用性，用兔IgG、小鼠IgG与人IgG一起进行检测，结果表明，传感器对兔IgG、小鼠IgG也有较好的响应性能。这项研究表明，这种无蛋白酶的、三重信号放大的DLISA传感系统在多目标生物分析中有潜在的应用价值。 收起