基于直链的杂交链式反应在核酸与蛋白质检测中的应用

The highly sensitive detection of nucleic acids and proteins is of great importance in clinical medicine, bioengineering and judicial expertise. The main method for improving sensitivity is signal amplification technology. While the high sensitive is often achieved at the expense of considerable detection time with the exist signal amplification technology. This contradiction between high sensitive and high time cost make it hardly applied in clinical detection. To address these problems, this project plans to carry out research in the following aspects. The HCR products can be simply and directly prepared by straight-chain hybridization chain reaction (HCR) with two nucleic acid chains. Combined this kind of HCR products with magnetic beads separation technique, the target DNA can be determined by fluorescence and colorimetric methods. Since the HCR products can be prepared ahead, there is no amplification reaction during the detection process, and the target DNA can be determined quickly and high sensitively with signal amplification. If the sequence of the surface of the magnetic beads is changed, it can also be applied to detect other nucleic acids, proteins and small molecules.

核酸与蛋白质的高灵敏检测在临床医学、生物工程和司法鉴定等方面具有重要意义。信号放大技术是目前提高检测灵敏度的常用方法。现有的信号放大技术虽极大地提高了生物分子检测的灵敏度，但是往往需要较长的检测时间作为代价。这种高灵敏度与高检测时间成本的矛盾，使其难以广泛应用于实际的临床检测之中。针对这一问题，本项目拟从以下几个方面开展研究：利用直链的杂交链式反应制备HCR产物，这种直链的HCR产物可通过两条核酸链直接制备，制备过程简单容易；将这种HCR产物与磁分离技术结合，通过荧光分析法和显色法即可用于特定的核酸检测。由于本方法中的HCR产物可预先制备，因而在检测时没有信号放大过程，可实现目标物的高灵敏快速检测。改变磁珠上的核酸序列，即可用于其它核酸、蛋白质及小分子的检测。

荧光分析法具有仪器设备简单、灵敏度高、选择性好等优点，是生物分析的重要方法。由于生物样品中特定生物分子的含量低、干扰多，因此开发具有高灵敏度和高选择性的检测技术显得尤为重要。本项目构建了核酸、蛋白质及生物小分子的新方法，具体工作如下：1.构建基于核酸外切酶III诱导的双重信号放大与MoS2纳米片荧光猝灭性质的核酸检测方法。与单重信号放大技术相比，本方法极大改善了分析灵敏度和检出限，具有良好的碱基错配区分能力。2.开发了一种基于阳离子荧光共轭聚合物与外切酶Ⅰ结合检测蛋白质的方法，该方法可用于浓度为1%血清中亲和素和叶酸受体检测，并可应用于HeLa细胞显像。该方法在生物医学领域具有广阔的应用前景。3.基于适配体与阳离子共轭荧光聚合物的磁分离技术测定赫霉毒素A。该方法有一个更广泛的范围，因为它可以扩大到其他真菌毒素，只需改变适配体。在优化条件下，其灵敏度是不加荧光聚合物的6倍。该适体试验对其它常见真菌毒素具有良好的选择性，并能够应用于实际样品中，取得了满意的效果，验证了其在农产品中的应用潜力。4.利用直链的杂交链式反应制备HCR产物，并将其与磁分离技术结合，通过荧光分析法用于特定的核酸和生物小分子检测。由于本方法中的HCR产物可预先制备，因而在检测时没有信号放大过程，可实现目标物的高灵敏快速检测。改变磁珠上的核酸序列，即可用于其它核酸、蛋白质及小分子的检测。.项目执行期间，在Microchim. Acta和Chin. J. Anal. Chem.学术期刊发表论文3篇，协助培养硕士研究生2名，参加学术交流3次。