级联放大型纳米生物传感探针的多层次组装与功能集成

超微量生物传感中所采集的信号往往是极其微弱的，甚至采用高效的换能器也无法输出有效信号。所以，组装高性能的生物传感探针，对识别信号进行放大，籍此提高生物探测的灵敏度，变得越来越重要。.本项目拟利用DNA寡核苷酸既可以作为纳米支架又可以复制放大的双重功能，通过多层次组装，构建一个由纳米粒子、DNA延伸支架和信号分子组成的信号级联放大型纳米生物传感探针，该探针集成了生物识别、基因扩增和信号传输等多重性能。项目将着重研究：探针分子和DNA纳米支架在无机纳米粒子界面上的定向可控组装；纳米界面上的滚环跨尺度生长；信号分子在DNA延伸支架上的负载；纳米生物传感探针的均一性评价和整体性能验证。.这一功能集成的纳米生物传感探针可以实现5至7个数量级的信号放大功能，这将使纳米生物传感器的探测灵敏度推进到单分子水平。

本项目基于不同的纳米材料和利用滚环扩增技术（RCA）扩增模式,研究了纳米生物界面上的DNA即可进行扩增又可作为纳米支架的功能，构建了多种纳米生物传感探针。明确了这一探针的生长机制和信号负载效率，获得了纳米滚环的多层次组装原理和相关纳米生物结构实现功能集成的调控机制。主要研究成果包括：1、通过蛋白质探针和滚环扩增引物在纳米界面上的共组装，构建了具有一级放大功能的生物传感探针。进而通过引物的滚环扩增和超分支滚环扩增构建了由长的单链DNA组成的纳米支架，嵌入拉曼探针后，实现了拉曼传感信号的二级放大。至此，所组装的多层纳米探针即具有靶蛋白识别功能，也具有传感信号级联放大功能。2、利用滚环扩增技术(RCA)对多壁碳纳米管(MWCNT)进行多功能化，构建了CRCAS信号放大系统并实现信号探针的负载。将CRCAS信号放大系统与经典ELISA方法相结合，对其应用与肿瘤标志物分析检测的信号放大性能进行鉴定。构建了CRCAS比色和化学发光分析方法 ，实现了血清中肿瘤标志物的高灵敏特异性检测。3、通过DNA多层次组装，设计并制作了基于polyA调制的纳米标签，通过多种形式的生物功能化，使其成为高效多能的纳米生物传感探针。应用该传感探针发展了一种通用分析平台，实现了对单一BRCA-1基因DNA、多元病毒DNA、以及多种类分析物的高灵敏特异性分析检测。实现了对多种类分析物(核酸、蛋白质、小分子)的同步分析检测。