DNA分子机器的构建及其在肿瘤标志物检测中的应用研究

本项目拟开展DNA分子机器的构建及其在肿瘤标志物检测中的应用研究。充分利用DNA碱基精确配对的特性，设计构建两种DNA分子机器。利用单链DNA与模板DNA部分杂交，将单链作为燃料来驱动DNA分子机器结构的变化，结合DNA酶的作用，实现对于检测信号的循环放大。深入、系统地研究影响DNA分子机器驱动的各项因素。对DNA分子机器循环放大的机理以及用于分析检测中的可能性进行探讨研究。以肿瘤标志物为检测对象，结合核酸适体技术、纳米技术，根据肿瘤标志物的自身特点，设计不同燃料驱动分子机器状态的变化，控制释放信号DNA，探究肿瘤标志物识别过程中荧光信号的变化，建立测定肿瘤标志物及肿瘤细胞的高灵敏度、高选择性检测新技术，为临床肿瘤疾病早期诊断提供理论依据。

充分利用DNA的碱基互补配对杂交与自组装的能力构建DNA分子机器，并用于分析检测。构建了金纳米粒子、纳米多孔金、金纳米笼、金铂纳米材料及其与碳纳米管、石墨烯的复合材料，利用纳米信号放大功能和催化性能，探讨了纳米复合材料对生物传感器灵敏度的影响。实验中我们以三磷酸腺苷、过氧化氢、甲胎蛋白、重金属离子、环境雌激素等为研究模型，利用DNA碱基的精确配对的特性，将特异性的DNA单链作为燃料来驱动DNA纳米机器结构的变化，同时结合酶催化放大技术、纳米材料等技术建立信号放大体系，发展高灵敏的分子识别新方法，对复杂生物体系中的微量或痕量物质进行检测。主要工作集中在三个方面：1、构建了新型DNA分子机器并应用于分析测试。设计了一种新颖的生物条码DNA纳米机器。该DNA纳米机器以DNA为模板，以引物DNA为燃料，结合Klenow聚合酶的作用，使反应不断进行，完成信号循环放大。2、新型纳米复合材料的合成及其修饰电极的制备。主要进行了金纳米粒子、纳米多孔金、金纳米笼、铂纳米粒子、金铂纳米材料及其复合纳米材料等的制备、表征，并结合碳纳米管、石墨烯、聚噻吩等制备复合纳米材料，研究了复合纳米材料对电、光及光电活性的增强作用。3、电化学及光电生物传感器的研究。利用制备的电活性界面组装电化学及光电化学传感器。主要研究了不同组装方式及各种放大方法对电信号的影响，制备高灵敏的电化学光电化学生物传感器。