《基於雜交指示劑激發態性質構建新型DNA電化學感測器》是依託陝西師範大學，由郭志慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於雜交指示劑激發態性質構建新型DNA電化學感測器
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭志慧
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目利用雜交指示劑與ssDNA結合和與dsDNA結合後光學性質的不同以及其處於基態和激發態時電化學性質的不同，構建基於雜交指示劑激發態性質的新型DNA電化學感測器。由於目標雜交指示劑與ssDNA結合產物和與dsDNA結合產物結構不同，而導致螢光參數不同，因此，可以通過控制激發光波光選擇性地使與dsDNA結合的指示劑分子到達激發態。由於相對於基態，激發態物質的氧化電位較負（或還原電位較正），通過控制電位信號值使僅處於激發態的物質被氧化（或還原）。這樣一方面避免了與ssDNA非特異性結合的雜交指示劑產生背景電化學信號而導致靈敏度低、選擇差的問題；另一方面，以激發態物質為雜交指示劑可以防止DNA探針在過高電位或過低電位下被氧化還原而造成損傷，也可以保證DNA探針分子在電極表面的牢固固定，提高雜交效率，進一步提高檢測的靈敏度。
結題摘要
本項目進行分三個階段： 第一階段，按照本項目原定方法，考察可以嵌插入dsDNA雙螺旋結構中螢光分子的激發態電化學性質。結果顯示，螢光分子經光激發後，其電化學行為沒有明顯改變，原因可能是激發態螢光分子的壽命較短，而電化學過程需經歷物質擴散和電子交換過程，需要相對較長時間，故目前所用的電化學儀器和電極不能捕捉到最大量的激發態分子。所以項目嘗試通過改變實驗條件來延長螢光分子激發態壽命以及採用快速掃描伏安法來提高隨後的電化學反應速度，以解決兩步反應速度不匹配的問題。 第二階段，一些自身沒有螢光性質的物質嵌插進入dsDNA雙螺旋結構中間時，由於其平面剛性增強而表現出強的螢光性質，基於此一些螢光分析方法被套用於DNA的檢測。但是由於螢光自身的光散射、光漂白等缺點使其用於DNA測定時靈敏度受到影響，為了解決這些問題本項目建立了一種新的能量轉移電化學發光方法，即當雜交指示劑分子與ssDNA結合時，其接受激發態魯米諾的能量但不能被激發，或激發態分子不能以光輻射的形式釋放能量而導致發光信號較低，而其與dsDNA分子結合時，由於剛性平面結構的增強，其吸收了激發態魯米諾的能量達到激發態。能量轉移電化學發光信號與嵌插進入dsDNA雙螺旋結構中間的雜交指示劑分子的量相關，而嵌插進入dsDNA雙螺旋結構的雜交指示劑的量又與DNA的雜交程度是相關的，基於此建立了一種非標記的能量轉移電化學發光測定DNA的新方法。項目考察了多種可嵌插入dsDNA雙螺旋結構中的螢光物質與激發態魯米諾能量轉移行為。這些物質包括三類：第一類為三苯甲烷類染料，如結晶紫、孔雀石綠、溴甲酚綠等；第二類為金屬配合物，如聯吡啶釕及其衍生物；第三類為螢光納米粒子，如碳量子點。結果發現結晶紫、孔雀石綠和聯吡啶釕作為插入劑時此電化學發光能量轉移法可以很好的用於區分單雙鏈DNA，並基於此建立了幾種測定DNA的方法。 第三階段，因電化學反應產物穩態擴散時，擴散層厚度為10-100μm，即在距電極10-100μm範圍內，都可存在電化學反應產物從而產生激發態的發光體，本項目發現電化學發光能量轉移法可檢測長鏈DNA，突破螢光能量轉移法及電化學方法檢測DNA時對鏈長的限制。此外，因雜交指示劑與ssDNA和與dsDNA結合產物結構和所處微環境的不同，激發態發光體將能量選擇性的轉移給與dsDNA結合的雜交指示劑，可避免非特異性結合指示劑的背景信號。
