《基於結構DNA納米材料的生物單分子螢光成像技術研究》是依託山東大學，由姜瑋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於結構DNA納米材料的生物單分子螢光成像技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姜瑋
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬以結構DNA納米技術和螢光顯微技術為研究技術平台，利用DNA易修飾、可人工合成、結構剛柔相濟和生物相容性好等特點，設計組裝二維和三維不同形狀和空間結構的新型功能化結構DNA納米材料，分別用於構建 1. 結構有序、結合位點間距可控、固定取向一致、結合密度均勻、且能保持生物大分子的生物活性的固相載體；2. 組裝具有螢光量子產率高、光穩定性好、與生物大分子偶聯形成的結合物穩定、結合的專屬性比較強、對被標記物的理化性質，尤其是生物活性影響較小的新型三維DNA自組裝螢光探針；3. 利用組裝合成的固相載體和螢光探針結合螢光顯微成像技術構建單個生物大分子螢光檢測技術平台，實現對單個生物大分子高靈敏、高選擇性、簡便快速的單重和多重檢測；4. 嘗試將該技術用於血清中和癌細胞中生物大分子的檢測，以期為實際生物樣品和活細胞中生物大分子的實時監測提供技術支持。
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結題摘要
結構DNA納米材料通過鹼基配對程式化組裝功能性納米結構，為分析化學提供有力的工具。單分子檢測是在單個分子水平上獲取信息的研究手段，靈敏度高。螢光成像技術獲得的實驗參數豐富，檢測結果直觀。本項目基於結構DNA納米材料，進行生物單分子螢光成像技術與拓展性研究。工作包括以下幾部分。（1）基於DNA四面體修飾基底的單分子檢測技術定量檢測DNA。基底表面修飾DNA四面體後，能降低非特異性吸附，提高檢測效率。該DNA四面體修飾基底捕獲目標核酸，與生物素化的檢測DNA共同形成DNA四面體-目標核酸-檢測DNA的夾心結構。夾心結構結合鏈霉親和素包被的量子點，通過落射螢光顯微鏡成像。檢測限為1.0×10-15 mol/L，較固定單鏈DNA的方法更低。DNA四面體修飾基底具有抵抗蛋白吸附的能力，能更好地實現血清中單分子檢測。（2）基於DNA四面體的螢光納米探針單分子定量檢測蛋白質。DNA四面體螢光納米探針能防止染料自猝滅，提高螢光強度和光穩定性。蛋白被基底捕獲後，鏈霉親和素化的抗體與蛋白通過免疫反應特異性結合，進而結合生物素化DNA四面體螢光納米探針，通過落射螢光顯微鏡成像。該方法的線性範圍跨越兩個數量級，檢測限為3.0 × 10-14 mol L-1，同時具有高特異性和低基質效應。（3）基於DNA信號放大技術靈敏檢測生物分子，包括磁性納米顆粒結合滾環擴增（RCA）反應構建免疫分析新方法用於蛋白質定量檢測、基於啞鈴型探針介導RCA的級聯放大策略用於小分子檢測等。（4）DNA與目標分子間相互作用研究與檢測套用，包括Ag+穩定的DNA三螺旋探針設計與在轉錄因子檢測中的套用等。本項目構建了非特異性吸附小、檢測效率高的DNA四面體修飾基底與螢光強度強、光穩定性好的螢光納米探針，其有望在生物成像中得到進一步套用。本課題的成果是對生物單分子螢光成像技術的豐富和擴展，將為生物分析和臨床診斷中超低濃度的生物分子檢測提供直觀可靠的定量方法和研究工具。
