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新型DNA电化学识别模式的思考与实践.pdf
第十届全国化学传感器学术会议论文摘要集 B生物传感器
B32新型DNA电化学识别模式的思考与实践
何品刚。,程圭芳,徐颖,方禹之
(华东师范大学化学系上海200062)
DNA电化学杂交传感技术开辟了基因研究新方法,具有识别能力强,无放射性标记,检测
快速、灵敏,可进行实时检测等特点,在基因序列识别检测,DNA损伤研究,以及药物分子与
DNA作用机理研究中起到重要作用…1。通常,DNA电化学杂交传感技术中固相电极同时作为信
号换能器和分子识别元件,即通过化学/物理方法将探针(或目标)DNA固定至电极,将此电极
置于目标(或探针)DNA溶液中进行杂交反应,以电化学技术检测杂交体[2】。所以,DNA分子
固定技术和杂交信号转换技术是传统电化学DNA传感器的两大关键因素。特别是DNA分子在
电极表面的固定直接影响到检测灵敏度,选择性和可重现性,往往需要选择复杂的化学反应过程
将DNA识别分子共价键和到电极表面,以此提高DNA识别层的稳定性和可重复行;以及设计
特殊的空间手臂分子链接到DNA识别分子上,以此提高它在电极界面的的空间自由度,进而提
高与水相中互补DNA的杂交效率。最近,我们一直在思考是否可以用非固定的方法实现在水相
中直接DNA分子电化学识别呢?即在水相中直接进行探针DNA和目标DNA分子杂交反应,然
后在电极上实现选择性杂交信号电化学检出。这样即可省去DNA分子在电极表面的固定操作,
节省了步骤和成本;又可避免DNA识别层在电极表面固过程中由于产生空间位阻,自由度减小
或构型不正确等因素,阻碍杂交体的形成。基于以上思考,我们初步设计了两种新颖的DNA电
化学识别模式:利用一种新型的电化学活性开关分子信标实现水相中直接DNA电化学识别:利
用主客体分子识别技术实现水相中直接DNA电化学识别。
1 利用一种新型的电化学活性开关分子信标实现水相中直接DNA电化学识别
这种DNA电化学识别模式通过巧妙设计核苷酸分子探针碱基序列,使之从自由态转变到杂
交体态时,构型发生变化,电化学信号与靶标量成正比。我们将电化学活性的胭脂红酸分子分别
标记在发卡型DNA探针分子茎部两端,如图l中A构型,胭脂红酸分子通过氢键缔合成两聚体,
此时分子信标封闭电化学活性,处于非电化学活性态;当探针与目标分子杂交后发卡结构打开,
如图1中B构型,此时分子信标开启电化学活性,产生电化学响应。应用电化学活性开关分子
信标探针,可在水相中直接检测核酸分子杂交,具有操作简单,特异性强,可实时测定。
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图1电化学活性开关分子信标构型转变及相应电化学信号变化示意图(MB分子信标)
65
第十届全国化学传感器学术会议论文摘要集 B生物传感器
2.利用主客体分子识别技术实现水相中直接DNA电化学识别
主客体分子识别是指超分子主体化合物(例如冠醚、环糊精、杯芳烃等)对客体分子的高度
识别能力。基于主客体分子识别技术具有高效、专一、牢固、稳定、可逆的优点,我们设计了另
一类水相中直接DNA电化学识别模式:将客体分子(如二茂铁)标记DNA探针分子,与目标分子在
水相中充分杂交后,形成的杂交体可被修饰有主体分子(如环糊精)的电极快速而精准地捕获,
进行电化学检测。
参考文献:
G Xuand
Y review:ElectrochemicalDNABiosensorsfor
[1】EHe,Y Z.Fang。‘‘A Sequence
Recognition”Anal.Lctt。
2005,38,2597—2623.
[2】H.Cai,YXu,P.GHeandY ofDNAImmobilizationonElectrodeSurfaceforthe
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