基于BNI融合的核酸识体传感器构筑及性能研究

对小分子靶标的快速准确检测在药物分析、食品安全和临床诊断等领域有着重要的理论和现实意义。传统抗原抗体诊断方法，存在灵敏度和准确度低、检测方法操作复杂等科学问题。本项目拟采用BNI融合技术，利用核酸识体作为生物分子识别元件，基于MEMS加工工艺与电化学沉积技术相结合构筑纳米结构传感界面，通过控制识体杂交"半双链"与靶分子响应前后的三维构象变化，构建一种高灵敏高特异检测小分子靶标的生物传感器。以托普霉素为测量模型，探求纳米颗粒的可控构筑机理和杂交"半双链"的定向组装，研究不同的杂交环境下，溶液组成对传感器三维构象的影响和识配体结合前后在纳米界面上的信息转换机制，获取核酸识体传感器的各种响应特性；并通过探求上述几种条件的内在联系，对其进行整体优化组合，建立一个基于核酸识体纳米传感界面高灵敏检测小分子靶标的传感器测试平台，在传感检测方面为核酸识体的应用研究提供理论依据和技术支持。

我们按原定计划开展了研究：（1）通过设计电极形状和尺寸、电极表面纳米材料修饰、电极表面DNA分子的固定等研究工作，采用MEMS加工工艺和纳米结构的电化学沉积工艺技术相结合的方法制备出了电学性能优异的纳米结构电极器件。（2）以托普霉素（TOB）为测量对象，将3’端修饰巯基5’端修饰二茂铁的TOB适体RNA自组装到MEMS金电极表面，利用适体结合TOB前后在电极表面的氧化还原电流的变化，获取TOB适体传感器的响应特性。（3）为了验证所制备传感器的通用性，我们拓展新的检测对象。以三磷酸腺苷（ATP）为测量对象，设计了核酸适体及其互补链的结构，利用核酸磷酸骨架荷负电特性静电排斥[Fe(CN)6]3-/4-所引起的阻抗变化原理制备了免标记型适体传感器，利用适体标记电活性物质与电极表面距离变化所引起的电流变化原理制备了标记型适体传感器。采用循环伏安法与电化学阻抗谱法，分别研究了两种传感器的响应特性。 （4）基于核酸适体传感器设计了电化学测试系统。该测试系统集成了核酸适体传感器、电化学检测、虚拟仪器、数据库访问等技术，实现了计时电流法、循环伏安法和交流阻抗法三种基本电化学检测方法。.在项目研制过程中，发表学术论文16篇，SCI/EI收录7，核心5篇，目前在投2篇。培养研究生3名，在读4名。作为第一完成人获得河南省科技进步二等奖1项，获得河南省科技创新人才（杰出青年）项目1项，河南省科技优秀成果二等奖1项，同时被评为2011-2012年度河南省教育厅学术技术带头人，鉴定成果1项，申请相关专利1项。参加国际学术会议2次。