基于铅离子依赖性DNA酶构建磁控诱导电化学适体传感器及血清凝血酶的检测

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凝血酶是一种丝氨酸蛋白酶,由凝血酶原在Xa因子作用下转化而来,将纤维蛋白原转换为纤维蛋白,在凝血级联机制中有着重要的作用。研究表明,凝血酶能够加快静脉血栓栓塞、肾病的进程以及参与中枢神经系统疾病等多种疾病的发生,其浓度的改变会导致功能的转变。因此,定量检测复杂生物样品中的凝血酶含量对临床研究和早期诊断有重要的意义。本研究结合适配体技术、纳米技术与铅离子依赖性DNA酶辅助的信号放大技术,提出了一种无酶、无标记、高灵敏度的磁控电化学适体传感器用于凝血酶的检测。本研究基于磁性生物复合材料和铅离子依赖性DNA酶,构建电化学传感平台用于凝血酶的检测。分别使用了三条核苷酸链S1、S2和S3,其中互补链S1包含巯基末端、凝血酶适配体互补序列以及铅离子(Pb2+)依赖性DNA酶酶切部位,S2为凝血酶适配体序列,S3是Pb2+依赖性DNA酶序列。由于亚甲蓝带有正电荷,它能够通过静电作用吸附到带负电DNA上,可作为电化学信号分子。以磁性Fe3O4@Au纳米粒(Fe3O4@Au NPs)为载体,S1通过Au-S键固定在纳米粒表面,互补杂交S2,获得磁性生物复合材料Fe3O4@Au-S1/S2 NPs。当目标物凝血酶存在时,凝血酶竞争结合S2,从而S1上Pb2+依赖性DNA酶酶切部位暴露出来,加入S3和Pb2+后,S1被切割,少量的亚甲蓝被吸附到DNA链上。当凝血酶不存在时,S1/S2杂交双链不被破坏,下游反应无法继续进行,S1/S2杂交双链能吸附大量的亚甲蓝。最终,待测的纳米复合物利用磁场诱导自组装将在磁性玻碳电极表面形成磁性软膜,通过差示脉冲伏安法(Different pulse voltammetry,DPV)检测亚甲蓝的电信号变化,实现了待测物凝血酶与亚甲蓝电化学响应之间的转化与检测。本研究构建的电化学适体传感器中,适配体能够特异性识别凝血酶;Pb2+依赖性DNA酶的酶切作用明显增加了Fe3O4@Au NPs表面核酸的变量,使得亚甲蓝的电信号变量增加了3倍,使灵敏度显著增加;磁性纳米材料的引入不仅方便磁性分离,而且可以通过磁场诱导自组装在磁性玻碳电极表面形成磁性软膜而产生测定信号,完成测定后,取出磁性电极中的磁芯,磁性软膜便可从电极表面脱落,增强了电极再生和重复使用性能,另外,利用纳米材料大的表面积达到丰富的核酸固载。该电化学适体传感器对凝血酶定量检测的线性范围为5-5000 pmol L-1,检测限低至1.8 pmol L-1,可以用于血清中凝血酶的靶向检测。
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