高灵敏度电化学核酸传感平台的构建及miRNA检测研究

本项目拟开展高灵敏度电化学核酸传感平台的构建及miRNA检测研究。针对miRNA碱基序列短的特点，首次提出"超级间隙杂交"识别新策略，建立选择性检测miRNA的新方法。通过表面引发原子转移自由基聚合物生长、金属包裹磁性纳米颗粒富集等信号放大及传感检测新技术，构建性能优异的电化学miRNA传感检测平台，实现复杂生物体系重大疾病相关生物标志物miRNA的快速、高通量、高灵敏、高选择性分析检测，探索不同miRNA及其表达水平与重大疾病发生、发展之间的关系，以期为重大疾病如癌症的早期诊断提供新方法和新技术，具有重要的科学意义，有望获得具有一定特色的创新性研究成果。

发展高灵敏、特异性DNA/miRNA生物传感技术，实现快速检测对于重大疾病的临床早期诊断、治疗具有十分重要的研究意义。本项目开展了高灵敏电化学核酸传感平台的构建及miRNA检测研究。基于核酸工具酶、靶标辅助自催化、目标物等温循环等技术，设计得到了多种靶标DNA/miRNA循环信号扩增新策略，建立了若干miRNA、DNA、DNA甲基转移酶、端粒酶活性、T4核酸激酶活性、碱性磷酸酶活性等高灵敏、高选择性电化学传感平台。针对miRNA碱基序列短的特点，基于目标物触发杂交链式反应（HCR），首次构建了无酶免标记均相电化学生物传感平台，实现了高灵敏miRNA电化学检测，研究成果发表在Anal. Chem. 2015, 87, 11368−11374上。在均相溶液中，目标miRNA触发了两个亚稳态发夹DNA间的HCR，形成含有多个G四联体的双螺旋DNA长链，因与带负电电极表面之间存在排斥力而远离电极。作为电化学信号分子的亚甲基蓝（MB）选择性嵌插入G四联体及DNA双链后，其扩散到电极表面的能力明显减弱，导致电化学信号减小，从而实现了“关信号”均相电化学检测miRNA，具有重要的科学意义。基于等温指数放大策略，并利用SG选择性嵌插双链DNA产生强荧光信号和氧化石墨烯吸附单链核酸并保护miRNA免受酶水解的独特性质，构建了免标记荧光生物传感平台，实现了便捷、低成本、高灵敏miRNA荧光检测，检测限低至3 fM。由于均相电化学方法采用了免标记策略，避免了昂贵且繁琐的标记过程，具有简单、成本低等突出优点。. 在国家自然科学基金的资助下，已发表 SCI 收录论文 37 篇，其中影响因子5.0以上SCI研究论文18篇。培养了12名硕士专业人才。获山东省自然科学二等奖1项(2012年度)，山东高等学校优秀科研成果自然科学类一等奖2项（2012年度和2014年度）。