检测重金属纳米金生物传感器的研制以及埃博拉病毒快速检测方法研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王斗 |
| 答辩日期 | 2016-04-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 广州生物院 |
| 导师 | 曾令文 |
| 关键词 | 点击化学 铜离子 G四聚体 铅离子 Y型交联探针 埃博拉病毒 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 生物化学与分子生物学 |
| 其他题名 | Application of nucleic acid biosensors in the detection of heavy metals ions and construction of ebolavirus detection strategy |
| 英文摘要 | 随着工业化进程的加速推进，环境中重金属污染日益加剧，它不仅造成环境破坏及恶化，同时也给人类健康造成了巨大危害，过量重金属在人身体内聚集到一定程度能破坏人体正常器官功能，导致人身体代谢机能紊乱，严重情况下甚至会危及生命。建立一种快速、简易、灵敏和特异的重金属检测方法对环境保护和人类健康意义重大。埃博拉病毒具有很强的传染性和极高的致死率，可通过皮肤、结膜或呼吸道等途径感染密切接触者。近几年埃博拉病毒又在非洲局部地区爆发，并且有大规模传播的风险，随着我国同非洲国家的贸易往来越来越密切，埃博拉病毒对我国也是一种潜在威胁。埃博拉疫情的控制主要依赖于快速诊断、积极的隔离措施，因此，建立简易、快捷、特异灵敏的病毒检测方法对埃博拉的临床诊断救治、开展流行病学调查并最终控制其传播流行具有重要意义。本论文以纳米金生物传感器为检测平台构建了检测重金属铜离子和铅离子的生物传感器；建立了基于Y型交联探针的等温扩增技术，并用于埃博拉病毒的检测。具体包括以下三个方面的内容：(1) 基于点击化学构建了一种用于铜离子快速检测的核酸生物传感器。反应机制是基于二价铜离子能够被抗坏血酸钠还原成一价铜离子，一段短链核酸的叠氮基团和另一段短链核酸的炔基基团在Cu+ 的催化下，经过环加成反应可以形成一个三唑五元环而被连接在一起形成一个较长的单链核酸，该单链核酸可以用核酸生物传感器快速检测。该传感器的构建没有采用传统的铜离子依赖的特异性的 DNAzyme为分子识别元件，而是利用了炔基修饰和叠氮基团修饰的核酸来检测，序列设计更加简单，点击化学特异性好，不受其他物质的干扰，反应迅速，对铜离子检测限为100 nM，远低于美国环境保护局规定的饮用水中铜离子浓度的最大允许浓度20 μM。该方法操作容易，在室温下即可反应，不需要任何仪器辅助，检测结果可靠并且结果肉眼可读，适合在基层实验室以及取样现场使用。(2) 基于铅离子特异性的G四聚体核酸序列建立一种用于铅离子检测的核酸生物传感器。检测原理是一段G四聚体核酸序列只特异性地与二价铅离子结合不与其他物质结合，溶液中没有铅离子存在时，该核酸为单链状态，可被核酸生物传感器检测，在铅离子介导下该单链核酸会形成G4聚体结构，不能被检测单链核酸的核酸的生物传感器检测，检测区纳米金沉积的颜色强度与铅离子浓度呈反比，检测限是1 nM，低于规定的饮用水中最大允许量72 nM。该核酸生物传感器与其他之前基于G4聚体的方法相比，对于铅离子选择性好，不受反应体系中其它离子比如K+的影响；对样本的要求低，可以用于实际样品的定量检测；达到FDA规定的饮用水中铅离子的最低检测限72 nM；实验结果用肉眼就能观察到，定量检测不需要使用复杂的仪器，使用普通的读卡仪就能读数。基于Y型交联探针建立一种埃博拉病毒新型快速检测方法。该方法设计了两段辅助探针，一个短的辅助探针，一个长的扩增信号探针，它们分别与目的单链核酸的两段相邻序列结合，这种结合作用介导了两个辅助探针的末端互补配对，引发等温链置换扩增反应，扩增产物为G4聚体，和高铁血红素结合后产生辣根过氧化物酶活性，能催化其底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺 (Tetramethylbenzidine, TMB) 生成有颜色的产物，实验结果通过肉眼就能判别。对埃博拉病毒的检测限为103 copies/μL。Y型交联探针的使用提高了等温扩增技术的特异性，而扩增产物经过简单的处理即可显色，整个检测体系简单便捷，克服了传统仪器检测中操作繁琐、费时及费用高的缺点，适合埃博拉病毒的快速伴随诊断使用。 |
| 学科主题 | 生物化学与分子生物学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 94 |
| 源URL | [http://ir.foo.ac.cn/handle/2SETSVCV/1112]  |
| 专题 | 中国科学院广州生物医药与健康研究院 |
| 作者单位 | 中国科学院广州生物医药与健康研究院 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王斗. 检测重金属纳米金生物传感器的研制以及埃博拉病毒快速检测方法研究[D]. 广州生物院. 中国科学院大学. 2016. |
入库方式： OAI收割
来源：广州生物医药与健康研究院
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