新型电化学成键DNA传感器的构建及其在中药材快速鉴别中应用的研究

Electrochemical DNA detection technology has an extremely important value in the field of life sciences. This subject will study electrochemical DNA sensor based on controllable bonding of the chemical groups at the electrode surface. Requiring no chemical or physical modification of the electrode in electrochemical DNA sensor construction, this technology could avoid shortcomings of tedious procedure, poor reproducibility, and short-life caused by indispensable DNA probes fixation on the electrode surface in the traditional construction method. In this research, a series of DNA electrochemical probes with specific configuration will be designed and synthesized. Only after hybridization with target, the chemical groups labeled on the probe would electrochemically bind to the electrode surface, thus probe-target hybrids could be captured on the electrode to achieve the purpose of detection. After completion of detection, electrode could be regenerated through electrochemical binding breaking. Meanwhile, electrochemical label can be marked directly on the probe, enabling the detection process to be simple and inexpensive. Also, the electrochemical label could be conveniently added after the probe-target hybrids were captured to the electrode surface with the result of sensitivity enhancement. Besides, we will apply the sensor in rapid DNA identification of Chinese herbs to build efficient and convenient DNA electrochemical detector for Chinese herbs.

基于电化学DNA检测技术在生命科学领域有着极其重要的应用价值。本课题将研究以化学基团在电极表面可电化学控制成键的机理为基础的电化学DNA传感器。这种新型的电化学成键DNA传感器不必对电极进行任何的化学或物理修饰，避免了传统构建模式中必须将DNA探针固定在电极表面的繁琐步骤，重现性差，且寿命不长等缺点。我们将设计合成一系列具有特殊构型的DNA电化学探针，只有当探针与目标DNA杂交后,标记在探针上的成键基团才能在电极表面电化学成键，同时将探针-目标杂交体捕获到电极表面，从而达到检测目的。在检测完成后，还能通过电化学断键使电极再生。电化学标示剂可直接标记到探针上，使得检测过程简单、价廉。同时，也可在探针-目标杂交体被捕获到电极表面后引入电化学标示剂，这样可以很方便地提高标记效率使检测更灵敏。我们还会将该技术应用于中药材的DNA快速鉴定的研究。期望构建出高效，便捷的中药材电化学成键DNA传感器。

中药是中国传统医学的瑰宝，但由于品种繁多，地域的差异，混淆品种极多。且近年来，国内中药材市场以假充真、掺假、以次充好的现象比较严重。基于电化学DNA检测技术在生命科学领域有着极其重要的应用价值。本课题针对传统模式的电化学DNA传感器构建，需要对电极表面进行繁琐修饰的缺点，巯基化学基团在金电极表面可电化学控制成健的机理为基础，研究了一种更简单、更高杂交识别效率的新型电化学成键DNA传感器并将其应用于中药材快速鉴别。这种传感器即不需要在电极表面固定探针DNA，也不需要对电极表面进行任何的物理或化学修饰。并且探针DNA与目标DNA的杂交发生在均相体系（溶液中），具有更高的杂交识别效率。.重要结果：成功的构建了基于电化学控制Au-S键的DNA传感器，发表多篇研究论文，其中两篇SCI论文影响因子7.4，超过预期成果。.关键数据：1.合成了基于电化学成键机理的DNA电化学探针。2.研究了DNA电化学探针在电极表面电化学控制成键的效率。3.构建一系列新型电化学成键DNA传感器，并应用于DNA的电化学检测。.科学意义：基于电化学成键机理的研究，为电化学生物传感器的开发提供新的研究思路，在此研究基础上能进一步开发蛋白质的电化学传感器。