基于核酸适体与纳米金的超灵敏快速检测方法研究

核酸识体(aptamer) 是一类经体外筛选得到的寡聚核苷酸，能高效、特异地结合各种靶分子，将其应用于分析化学领域，极大地提高了检测的准确性和灵敏度。纳米金独特的物理化学性质决定了它们不仅可以作为比色方法的信号输出元件，还可以作为其他分析检测方法的信号放大工具。比色方法和电化学方法具有高灵敏度、低成本、操作简单等特点，在建立快速检测方法领域得到广泛关注。本课题将核酸适体、纳米金及比色方法或电化学检测手段相结合，提出了两种超灵敏快速检测方法，一种是利用核酸适体与纳米金构成的体系，建立比色传感方法来进行检测；另一种方法是直接采用"核酸适体-纳米金"生物条形码作为信号放大工具和识别元件，结合电化学方法，利用核酸适体中碱基自身的氧化还原性质检测目标分析物。

开发快速检测技术，实现目标分析物的实时、在线检测一直是科研工作者关注的重点问题。随着纳米技术和生物技术的发展，将纳米材料以及生物分子运用到分析领域，成为新一代检测分析的热点。本项目主要从两个方面开展研究：一方面利用纳米金的生长与比色方法相结合，开发还原性有毒有害物质快速检测方法。其原理为在一定的反应条件下，具有还原性的目标分析物与氯金酸发生氧化还原反应，生成纳米金颗粒，溶液颜色从无色变成酒红色，据此实现对目标分析物的直接检测。利用这一方法我们已经实现了beta-兴奋剂以及四环素类药物的快速检测。在优化的实验条件下，beta-兴奋剂以及四环素类药物均可与氯金酸反应生成纳米金，通过溶液颜色的变化肉眼即可定性判断溶液中是否含有目标分析物；结合紫外可见光谱技术可以实现目标分析物的定量检测。该方法应用于实际样品的检测也取得了良好的实验结果，因此有望发展成为beta-兴奋剂以及四环素类药物广谱适用、适合于大批量样品快速检测的分析方法。该方法的普及应用，将极大加快检测速度，降低检测费用，创造良好的社会经济效益。另一方面将核酸适体与纳米金相结合，利用核酸适体的识别能力和纳米金的显色特点，开展分子逻辑门的研究。将能够识别钾离子和氢离子的核酸适体分别修饰到纳米金表面，由于这两种核酸适体是互补序列，当溶液中不存在钾离子和氢离子时，这两种核酸适体结合形成双链DNA，导致纳米金聚沉，溶液由酒红色变为蓝色；当溶液中存在钾离子或氢离子时，由于核酸适体与目标识别物结合，不能形成双链DNA，溶液颜色为酒红色。该分子逻辑门以钾离子和氢离子作为化学输入信号，纳米金的颜色变化作为输出信号。现有报道的分子逻辑门多以荧光强度的变化作为输出信号，我们希望纳米金的引入为分子逻辑门的信号输出和实现可视化分子逻辑门提供新的思路。此外，我们还开展了肉制品和饲料中动物源性成分检测以及奶及奶制品中β-内酰胺酶检测的研究，并取得了良好的结果。