超灵敏电化学基因传感器的构筑及对环境激素致病机理的研究

本课题首次将纳米复合材料、电化学传感技术、探针技术、信号放大技术以及环境毒理评价等有机结合，创新性地提出了基于microRNAs作为生物指示物，探讨环境激素致病机理的研究计划。首先采用石墨烯基纳米复合材料和分子信标、锁核酸等新型基因探针研制新型电化学基因传感器。然后，基于酶促反应、纳米颗粒信号扩增对检测信号多级放大，开发灵敏度高、响应时间快、无需PCR扩增和对microRNAs标记反应的microRNAs检测方法。从而实现对环境激素暴露下生物发育过程中microRNAs表达水平变化的超灵敏检测，建立环境激素与生物指示物microRNAs之间的剂量-效应关系，探索环境激素毒理作用及致病机制。本项研究不仅能为环境激素毒理作用及致病效应的评价、药物筛选、食品安全等提供新的方法与技术，且将为环境激素对生物生长发育影响机理的研究提供新的思路。

在项目基金的支持下，项目主要开展了以下内容：.（1）制备了石墨烯、纳米金、2D层状金属氢氧化物、纳米Fe3O4、纳米Bi2Se3、纳米Bi2S3等多种纳米材料，考察了这些纳米材料的光催化、电催化及电子传递性能。.（2）以上述材料修饰电极制备了多种电化学传感器和生物传感器，由此筛选出了适于microRNAs固定的纳米材料，制备了检测microRNAs的多种电化学基因传感器和光电化学传感器，主要包括：1）以石墨烯、枝状纳米金固定锁核酸分子信标，基于生物条形码技术和酶催化技术，构建了microRNAs检测限可达6 fM的基因传感器；2）以纳米金、生物条形码和模拟酶催化技术，构建了microRNAs检测限可达0.01 pM的基因传感器；3）以Bi2S3纳米棒、纳米金、石墨烯量子点等复合材料，结合锁核酸、纳米金、生物素生物条形码技术，构建了microRNAs检测限可达0.35fM的光电化学生物传感器。.（3）以上述传感器对肝癌细胞、乳腺癌细胞、宫颈癌细胞、胃癌细胞内的microRNA-21的表达进行了检测，与传统生物学方法比较无显著性差异。.（4）在上述研究基础上，结合生物学技术对部分环境激素的致病机制进行了研究，主要包括：1）环境激素双酚A暴露下，对细胞内microRNA-21表达的影响；2）脱落酸对拟南芥种子中microRNA-159a表达的影响。由此，探讨了环境激素双酚A与microRNA-21及脱落酸与microRNA-159a表达的相关联系。3）研究了鸡正常肝组织和正常DF-1鸡成纤维细胞与J亚群禽白血病病毒的鸡肝组织和DF-1鸡成纤维细胞中microRNA-21表达水平的差异，初步探讨了禽白血病发病与microRNAs表达的关系。.（5）结合DNA甲基化的检测和禽白血病病毒的检测，考察了药物对甲基转移酶活性的影响的研究，探讨了环境激素的致病机制。