碳纳米材料-核酸适体新型分子识别体系的设计及其在电化学生物传感中的应用

疾病特异性蛋白质、致病基因及与疾病相关活性小分子的超灵敏、高选择性定量检测，对疾病的致病机制及其变化规律的认识、在疾病的早期诊断及治疗、药物的研制和筛选等方面具有十分重要的意义。本项目拟利用碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料与核酸适体的相互作用，构建碳纳米材料-核酸适体新型分子识别体系，采用自组装、吸附、化学键合、电聚合、溶胶-凝胶等方法将其固载到基体电极表面，制备碳纳米材料-核酸适体新型电化学生物传感器；探讨碳纳米材料-核酸适体新型分子识别体系与靶物质之间的作用机制，研究碳纳米材料、核酸适体、靶物质三者间作用力的调配对传感器电化学检测性能的影响；建立血清等复杂基质中靶物质分离、富集与检测的高灵敏、高特异性的通用型电化学新方法，并用于实际样品中肿瘤标志物、致病基因及与疾病相关活性小分子的定量检测，为遗传性疾病、恶性肿瘤等疾病的早期诊断与治疗、药物的筛选及治疗机制提供实验数据和理论依据。

疾病特异性蛋白质、致病基因及与疾病相关活性小分子的超灵敏、高选择性定量检测，对疾病的致病机制及其变化规律的认识、在疾病的早期诊断及治疗、药物的研制和筛选等方面具有十分重要的意义。本项目按照项目计划书中的年度研究计划和预定的研究内容，通过对碳纳米管、石墨烯、石墨烯量子点等碳纳米材料的制备与功能化和对核酸适体的标记与修饰，利用碳纳米管、石墨烯、石墨烯量子点等碳纳米材料与核酸适体的相互作用(如疏水作用、-叠加作用和静电相互作用)，构建碳纳米材料-核酸适体新型分子识别体系，采用自组装、滴涂、化学键合、电聚合等方法将其固载到基体电极表面，制备碳纳米材料-核酸适体新型电化学生物传感器。研制的电化学生物传感器既发挥了碳纳米材料大比表面积、高电子传输能力、表面易修饰及优良的生物相容性等优势，又利用核酸适体对目标物识别的高特异性和高亲和性，并引入双信号分子标记、核酸工具酶辅助目标循环和杂交链增长等信号放大策略，发展了系列用于肿瘤标志物、致病基因和疾病相关生物活性小分子的超灵敏、高选择性、快速、廉价的新型纳米电化学生物传感新技术。探讨了碳纳米材料-核酸适体新型分子识别体系与靶物质之间的作用机制，研究了碳纳米材料、核酸适体、靶物质三者间作用力的调配对传感器电化学检测性能的影响，建立了血清等复杂基质中肿瘤标志物、致病基因及与疾病相关活性小分子的分离、富集与检测的高灵敏、高特异性的通用型电化学新方法。该项目的顺利开展，为遗传性疾病、恶性肿瘤等疾病的早期诊断与治疗、药物的筛选及治疗机制提供了实验数据和理论依据。同时，本项目也为高层次人才培养和队伍建设提供了良好的平台：1名博士生、10名硕士生（已毕业8名）参与了本课题的科研工作，他们得到了较好的科研训练，科研能力和素质均得到了较大的提高；课题组成员中新获批楚天学子2人、晋升教授1人、副教授2人，培养了一支能在化学、材料与生物医学等交叉学科开展创新研究的教师队伍；本项目负责人牵头申报的生命分析化学湖北省创新群体项目也被立项建设。项目执行期内发表已标注该项目资助的SCI学术论文19篇，其中影响因子大于5的论文10篇，在投已标注该项目资助的SCI学术论文5篇，较好地完成了项目计划书中原定的研究计划和研究任务。