高灵敏液晶DNA生物传感技术研究

液晶生物传感器是利用液晶对偏振光的双折射特性，监测液晶取向改变引起的相关光学信号的新型传感器，具有构造简单、易于微型化、阵列化的特点，其颜色和灰度变化能提供丰富的化学信息，适合生物分子快速和高通量检测。核酸作为生命现象中不可缺少的生物大分子，其定量测定是诠释核酸结构和功能的基础，在生命科学、临床医学和食品检验的研究中有着重要的意义。本项目拟建立信号增强的高灵敏液晶DNA新型传感器技术。拟采用多种方案设计合成诱导液晶材料垂直取向排列自组装膜；用滚环扩增和纳米粒子标记增强法构建液晶DNA分析信号增强体系，扰乱液晶材料有序排列，实现对DNA的高灵敏度检测，深入探讨液晶材料与传感器界面的诱导机理，探索生物大分子、金属纳米颗粒对有序液晶的的扰乱作用，总结其规律，发展新型的高灵敏液晶DNA生物传感器。

将最新科技成果引入分析化学，发展新的分析方法，是分析方法学研究的永恒主题。液晶型生物传感器利用检测目标结合前后，液晶分子在敏感膜表面的取向发生变化，导致传感器的颜色和光亮度发生变化，从而实现对生物分子的检测，感器构造简单，并可以通过传感器颜色的变化为使用者及时提供化学生物反应的信息, 并且很容易实现传感器的微型化和阵列化，在生命科学、临床医学和食品检验领域具有广阔的应用前景。但先前的液晶生物传感器主要用于分析监测蛋白质、抗原-抗体以及核酸等生物分子的相互作用,方法的检测灵敏度有待提高,尤其在小分子检测方面面临较大的困难。.本项目针对当前液晶生物传感检测方法灵敏度低的问题，提出了将信号放大技术与液晶生物传感相结合,发展了一系列高灵敏液晶生物传感技术。发展了酶催化金属沉积信号放大液晶生物传感方法, 利用酶催化调节纳米金生长有效地提高了检测灵敏度，克服了液晶生物传感用于生物小分子的灵敏检测限制,对抑制剂有机磷的检测限达0.1 nmol/L; 研究了功能化的纳米金作为信号放大手段，用以提高检测灵敏度, 检出限达到0.1pM; 设计了一种检测金属离子及小分子物质的新方法,建立了将金属离子对液晶分子的诱导力转化为DNA双链对液晶分子诱导力的方法，可实现对0.1nM Hg2+离子的检测;研究了滚环扩增初始信号增强体系, 提出了一种基于滚环扩增信号放大技术的液晶生物传感方法用于SNP分析检测, 该方法可以检测到1.5 nM的突变型目标序列，能区别单碱基错配序列，在野生序列与突变序列的浓度比为1000:1时仍可以检测出突变序列。.总之,本项目通过对液晶传感界面的修饰研究，探讨了其对液晶分子的有序排列的影响,发展了基于滚环扩增信号增强体系、金纳米粒子标记信号增强体系等的一系列高灵敏液晶生物传感器，并研究了DNA分子构象与液晶取向变化光学成像的相关性以及影响,为进一步发展新型液晶生物传感奠定了良好的基础。.知识产权成果： .通过相关液晶生物传感技术研究，发表SCI学术论文15篇,其中影响因子大于5的SCI论文6篇。.人才培养： .本项目人才培养做了大量工作，培养了毕业博士研究生3人,毕业硕士研究生9人。