学术论文 - 基于DNA步行器和纳米花结构的致病菌电化学检测方法发明专利..pdfVIP

基千DNA 步行器和纳米花结构的致病菌电化学检测方法 技术领域 本发明涉及一种基千 DNA 步行器和纳米花结构的致病菌电化学检测方法， 属 千检测技术领域。 背景技术 致病菌(Pathogeni c bacteri a)是能引起疾病的微生物，也被称为病原微生物。 其中，金黄色葡萄球菌(S.aureus)是一种广泛存在千环境中的食源性致病菌。 金黄 色葡萄球菌产生的肠毒素可引起食物中毒和各种感染。 传统的金黄色葡萄球菌检 测方法具有较高的灵敏度和特异性， 但存在耗时长、 操作复杂等缺点。 因此，构 建一种准确、简便的金黄色葡萄球菌检测方法已成为当务之急． 生物传感器作为一种新型检测手段具有高灵敏度，高特异性，被广泛应用千 疾病诊断、 食品安全和环境监测等。根据传感器检测信号的不同，可分为光学传 感器、 电化学传感器等。 电化学生物传感器由于满足了高灵敏度、高选择性和良 好稳定性的检测要求而受到广泛关注。 电化学生物传感器的性能受固定层的理化 性原和修饰工艺的影响．寻找合适的修饰材料和工艺对提高电化学生物传感器的 检测灵敏度、重复性和稳定性有很大的帮助。 为了提高电化学生物传感器的灵敏 度，人们开发了许多性能和可靠性都很好的放大策略。其中，基千 DNA 步行器 的信号放大方法因其结构简单、易千合成、 序列可预见性和可编程性而受到广泛 关注。 DNA 步行器是一种受环境刺激、 酶反应或链堂换反应驱动的纳米级分子器 件． 它可以沿着部分或全部核酸组成的 DNA 轨道进行重复的机械循环运动，实 现信号级联放大。与生物传感器相结合， DNA 步行器是一种基千环境刺激、 酶反 应或链置换反应的纳米级分子器件，它可以沿若部分或全部核酸组成的 DNA 轨 道进行重复机械循环运动，实现信号级联放大。 靶标结合可以触发 DNA 组分的 改变，然后通过酶介导的DNA 底物水解或脚趾介导的链置换进行重复的 DNA 杂 交。最后，靶标结合诱导的 DNA 步行器可以激活数百个信号分子来响应单个高 度特异的结合，这为设计信号放大方法提供了一个很有前途的工具。 纳米技术的结合还可以有效提高生物传感器的性能，有助千开发新型生物传 感器。纳米材料的小尺寸效应、表面效应等物理化学性原正好符合生物传感器小 型化、 多功能化的要求。 与外源材料（ 贵金屈纳米颗粒、 金屈氧化物、碳等）相比， DNA 具有优异的生物相容性，是构建纳米结构的理想材料，在生物医学和生物技 术领域具有广阔的应用前景。传统的制备DNA纳米结构的方法通常依赖千短DNA 链之间的Watson-Cri ck 碱基配对。该方法具有DNA 链设计复杂、 需要合成大垂 DNA、 易受核酸外切酌攻击、 易因变性而解离等固有缺点。同时， DNA 纳米结构 的合成过程费时、繁琐、 昂贵，稳定性难以保证。与传统的Watson-Cri ck 碱基配 对不同的是， DNA 纳米花可以通过局部高浓度DNA 液相结晶和自组装来合成。 在温和的反应条件下，两条DNA 链和 phi 29DNA 聚合酶被用来产生直径从几十到 数百纳米的 DNA 纳米花。研究表明， DNA 纳米花具有良好的稳定性，能有效抵 抗核酸外切酌的攻击，已被应用千细胞内成像和药物载体的制备。目前DNA 纳 米花用千化学检测中应用较少。 发明内容 为解决上述技术问题，本发明提供一种基千DNA 步行器和纳米花结构的致病 菌电化学检测方法，通过在电极表面修饰 DNA 步行器，当目标物存在时释放大 鱼游离滚环扩增引物，随后的滚环扩增反应诱导 DNA 纳米花的形成，增大电极 表面有效面积，放大检测信号，有效提高检测灵敏度。而当溶液中不存在目标物 时， DNA 步行器在核酸外切酶Ill 的诱导下水解滚环扩增引物，降低背景信号， 拓宽传感器的检测范围． 本发明的第一个目的是提供一种基千 DNA 步行器和纳米花结构的致病菌电 化学检测方法，包括如下步骤： 51 、将 DNA 步行器和目的致病菌的适配体变性、复性形成适配体／DNA 步行 器双链，并将滚环扩增引物和辅助序列变性、复性形成辅助序列／滚环扩增引物 双链： 其中，所述的 DNA 步行器与目的致病菌的适配体具有一段互补序列