基於單個量子點的多功能納米生物感測器研究

《基於單個量子點的多功能納米生物感測器研究》是依託武漢大學，由何治柯擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於單個量子點的多功能納米生物感測器研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何治柯
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

基於量子點高亮度、無光漂白、一元激發多元發射等優良特性，結合納米金、過渡金屬離子配合物對其螢光的強猝滅效應、共聚焦單分子檢測技術，以及單個量子點與核酸偶聯後具有俘獲、富集特定目標分子的特點，構建基於單個量子點的多功能生物感測器，既可免去繁瑣的分離，又將顯著降低甚至消除傳統螢光能量轉移過程中的背景螢光，還具有俘獲、富集、示蹤與定量等多重功能。通過螢光猝滅劑的篩選，提高猝滅效率和信號放大倍數，實現核酸和蛋白質的超高靈敏檢測；通過研製偶聯不同核酸序列（適配體）的量子點探針用於單個細胞分析，可區分正常細胞、病變細胞，識別細胞表面蛋白及胞核心酸與蛋白，具有原位、實時、動態等優點，為單分子及單細胞等生命信息獲取提供高靈敏及高選擇性新方法；採用不同發射波長的量子點與偶聯有猝滅劑的不同序列核酸結合，可實現多個核酸/蛋白的同時檢測，極大地提高檢測能力，使現有單分子及單細胞分析發生根本性變革。

結題摘要

量子點具有很多優良光學特性，利用量子點一元激發，多元發射特性，可實現多個核酸/蛋白的同時檢測。本項目在基於單個量子點的多功能納米生物感測器構建、多個核酸/蛋白質同時檢測、活細胞內活病毒標記及檢測等方面開展了系統研究，取得了以下研究成果。 1. 構建了基於單個量子點的多功能納米生物感測器。首先建立了高質量、Zn摻雜量子點的合成方法，一次合成可得到3克左右的量子點，保證了實驗需求。同時開展了DNA功能化量子點的合成及其套用研究，將Zn摻雜與DNA功能化兩個技術結合，研製出高質量DNA功能化的Zn摻雜量子點，並將DNA設計為識別腫瘤細胞的適配體，實現了人肺腺癌細胞特異性螢光成像和活體的靶向示蹤。 2. 基於量子點和磁分離核酸檢測研究：以人乳突淋瘤病毒的兩個基因片段HPV-16和HPV-18為模型，利用標記有兩種不同螢光試劑的核酸探針及捕獲探針修飾量子點，並結合核酸修飾磁微球的磁分離作用，一步雜交，同步螢光掃描，實現了HPV-16和HPV-18的同時測定；利用亞釕配合物對CdTe量子點的優良猝滅特性及核酸雜交鏈反應，構建了一種超靈敏的DNA感測器。利用磁珠的羧基與氨基化的DNA偶聯構建捕獲探針，其自由端參與交叉鏈反應，使雜交鏈延伸並結合量子點的猝滅劑—亞釕配合物。結合磁分離，檢測靈敏度高，並可用於實際樣品分析。 3. 活細胞內活病毒標記、示蹤與檢測研究：利用基因工程標記病毒蛋白，通過在活細胞內病毒擴增過程中金屬釕配合物與核酸的相互作用標記重組病毒核酸，實現了病毒包膜和病毒核酸的同時螢光標記及病毒侵染過程示蹤；利用SV40 主要衣殼蛋白VP1 進行體外分子自組裝包裝量子點，成功地構建了基於單個病毒內含單個量子點的SV40 病毒樣顆粒，利用氧化石墨烯的螢光超猝滅特性及病毒抗體與病毒樣顆粒的特異性相互作用，實現了血清樣品中病毒抗體的靈敏檢測；採用兩種不同顏色的量子點分別標記兩種病毒抗體，採用石墨烯作為猝滅劑，構建同時檢測兩種病毒的新方法。 在Angew. Chem. Int. Ed.和Anal. Chem.等學術刊物發表學術論文28篇，獲授權發明專利4項，參加國際國內重要學術會議12次，作特邀報告9次。5項成果在國內《分析化學》News專欄報導，培養的博士研究生周鵬獲日本JSPS博士後基金，項目主持人獲“2012藥明康德生命化學研究獎”學者獎。