基于纳米金的可视化生物传感体系的构建及其应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangjiakou00
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生物传感器利用生物分子进行分析检测,具有专一性强、准确度高等优点,广泛应用于有机物、无机盐、生物小分子、微生物以及金属离子等的分析检测。可视化生物传感器避免传统传感器对理化转换器和信号放大器等附件的依赖,使测试结果更为直观,极大地简化了设备。本课题利用金纳米颗粒(gold nanoparticles,AuNPs)的显色性质与生物传感器的特异性识别功能,构建纳米金的可视化生物传感体系,分别用于金属离子Pt(Ⅱ)和生物小分子ATP的检测。基于适配体DNA的纳米金可视化生物传感体系检测金属离子Pt(Ⅱ):根据适配体DNA与金属离子Pt(Ⅱ)的特异性结合反应机理,构建了基于适配体DNA的纳米金可视化生物传感体系用于检测金属离子Pt(Ⅱ)。当Pt(Ⅱ)不存在时,适配体DNA(AA)与阳离子聚合物-聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)通过静电相互作用结合,抑制了PDDA对AuNPs的诱导聚集作用,AuNPs保持稳定分散状态,体系呈酒红色;当Pt(Ⅱ)存在时,AA与Pt(Ⅱ)结合形成发夹结构,发夹结构的AA与PDDA没有相互作用,PDDA诱导AuNPs聚集,体系由酒红色变为蓝紫色。在优化好的实验条件下,根据吸光度比值A610/A520与Pt(Ⅱ)浓度的关系建立标准曲线,其线性范围为0.24μM2μM,卡方值为0.997,最低检出限为58 nM。同时,在体系中加入其他12种金属离子,进一步证明该检测体系具有很好的特异性和抗干扰性。本方法简单快速,成功应用于土壤中Pt(Ⅱ)的检测,表明该生物传感体系能够应用于实际样品中Pt(Ⅱ)的检测。基于“聚集-分散”效应的纳米金可视化生物传感体系检测ATP:当ATP不存在时,单链DNA形成发夹结构,其不能与PDDA发生静电相互作用,游离于溶液中的PDDA诱导AuNPs聚集,AuNPs体系为蓝紫色,AuNPs在520 nm处的特征吸收峰强度降低,且吸收峰红移至610 nm;当ATP存在时,发夹结构与ATP特异性结合,发夹结构被打开,其游离部分的单链DNA与PDDA通过静电作用结合,从而抑制了PDDA对AuNPs的诱导聚集作用,AuNPs体系由蓝紫色变为酒红色,因此610 nm的吸收峰降低,520 nm的吸收峰增加,从而实现了对ATP的定量检测。通过单因素实验优化反应时间、缓冲溶液等实验条件,并在优化好的实验条件下,根据吸光度比值A610/A520与ATP浓度的关系建立标准曲线。线性范围为20 nM100 nM,卡方值为0.996,最低检出限为1.7nM。此外,实验证明该检测体系具有很强的特异性和抗干扰能力。最后,成功地将该检测体系应用于人类血清中ATP的检测,说明本检测体系具有很好的应用前景。
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