《基於G-四鏈體-氯化血紅素 DNA酶的高靈敏度的感測器設計》是依託南開大學，由孔德明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於G-四鏈體-氯化血紅素 DNA酶的高靈敏度的感測器設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孔德明
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
G-四鏈體-氯化血紅素（Hemin）DNA酶是由特定的核酸G-四鏈體與Hemin結合後形成的具有過氧化物酶活性的配合物。鑒於其在感測器設計中所表現出來的獨特優勢，國際上有關這類DNA酶的研究近幾年來獲得了飛速的發展。在該類DNA酶的基礎上，設計了一系列的化學及生物感測器。但就這些感測器而言，絕大多數都忽略了DNA的強大複製功能。若能在感測器的設計過程中充分地利用到DNA的自身複製能力，則有望進一步提高檢測的靈敏度。本項目則立足於高靈敏度的G-四鏈體-Hemin DNA酶類感測器的設計研究。通過在感測器的設計過程中合理地引入DNA的複製步驟，實現催化G-四鏈體的大批量富集；通過篩選合適的催化反應底物，在檢測過程中引入靈敏度相對較高的螢光檢測手段；通過將催化G-四鏈體的富集作用與高靈敏度的螢光檢測相結合，針對於具體的檢測對象，實現高靈敏度的化學及生物感測器的設計及套用研究。
結題摘要
G-四鏈體-氯化血紅素（Hemin）DNA酶是由特定的核酸G-四鏈體與Hemin結合後形成的具有過氧化物酶活性的人工酶。鑒於其在感測器設計中所表現出來的獨特優勢，國際上有關這類DNA酶的研究近幾年來獲得了飛速的發展。在該類DNA酶的基礎上，設計了一系列的化學及生物感測器。但就這些感測器而言，絕大多數使用的是靈敏度相對較低的比色檢測手段，且忽略了DNA的強大複製功能。若能為該類感測器尋找到合適的螢光底物，並在設計過程中充分地利用到DNA的自身複製能力，則有望進一步提高感測器的檢測靈敏度。基於此，我們開展了高靈敏度的感測器的設計及套用研究工作，並取得了一定的成果。包括：為G-四鏈體DNA酶類感測器篩選到了合適的螢光底物，從為進一步提高G-四鏈體DNA酶類感測器的檢測靈敏度提供了一個有效的途徑；將滾環擴增技術成功地引入到了感測器的設計當中，在此基礎上設計了高靈敏度的G-四鏈體DNA酶類感測器，實現了T4 DNA連線酶及T4激酶的高靈敏度、高特異性定量檢測，並建立了一種滾環擴增的實時監測新方法，有望極大地推動該DNA擴增技術在感測器設計當中的套用；對Cu2+特異性DNA裂解酶及Pb2+特異性RNA裂解酶進行了重構，使其更適用於感測器的設計。將重構的裂解酶與G-四鏈體DNA酶聯用，利用兩種酶的協同放大作用，進行了高靈敏度的感測器的設計，實現了Cu2+、Pb2+及Hg2+的高靈敏度、高特異性定量檢測；利用G-四鏈體DNA酶，建立了一種簡便的抗氧化劑篩選方法及一種簡便的端粒酶活性檢測方法；設計合成得到了兩種高特異性的多倍體G-四鏈體光學探針，並揭示了相應的構效關係，從而為新型G-四鏈體配體類抗癌藥物的進一步設計提供了依據、並有望套用於探測基因組內多倍體G-四鏈體結構的形成；利用氧化石墨烯、石墨烯量子點及α-Fe2O3等新興的納米材料，實現了多種高靈敏度的感測器的設計，為促進這些納米材料在分析化學中的套用起到了推動作用。基於上述研究工作，發表標註基金號的SCI收錄論文20篇，其中影響因子大於5.0的11篇。申請專利2項，其中授權1項。研究成果受到了國內外同行的廣泛關注，並得到了同行們的高度評價。
