DNA-CHA/GO检测微平台的构筑及其在肺炎支原体分子诊断中的研究

In recent years, the incidence of Mycoplasma pneumoniae (MP) infection is on the rise, which is a serious threat to human health. The laboratory diagnosis method with high sensitivity and specificity plays an important role in early diagnosis, guiding clinical medication, influencing prognosis of MP. Nucleic acid biosensor based on nanomaterials is one of the most important research directions for the molecular diagnosis of pathogenic microbes. In this work, we will first obtain the specific conservative DNA sequence from the MP 16S rRNA gene, then establishing a method with efficiently fluorescence quenching, recovery , signal amplification and conduction of catalyzed hairpin assembly (CHA), using characteristics of adsorption and fluorescence quenching of graphene oxide (GO), to construct a DNA-CHA/GO biosensor microplatform for detection of nucleic acid through an enzyme-free signal amplification strategy. Then we will verify the feasibility, optimize the testing conditions, analyze the performance and compare with other methods. Finally, we will evaluate the method through the practicability of clinical specimen analysis. The detection microplatform is expected to have the advantages of high sensitivity, specificity, low cost, accuracy and early diagnosis. It can overcome the shortcomings of other clinical diagnostic methods and provide a theoretical and material basis for the development of a new MP molecular diagnosis method. It may play a positive role in promoting the prevention and treatment of MP infection.

近年来，肺炎支原体（MP）的感染发病率呈上升趋势，严重威胁人体健康。寻求敏感性强、特异性高的实验室诊断方法，对MP早期诊断、指导临床用药、疾病转归及预后起到至关重要的作用。基于纳米材料的核酸生物传感器用于病原微生物分子诊断是目前重要的研究方向之一。本项目在获取MP 16S rRNA基因特异性保守DNA序列的基础上，通过催化发卡自组装（CHA）荧光信号的淬灭与恢复及扩增和传导作用，利用氧化石墨烯（GO）的吸附及荧光淬灭特性，构筑DNA-CHA/GO无酶扩增生物传感检测微平台；然后验证可行性，优化测试条件，分析性能并与其他方法进行比较；最终采用临床标本分析方法的实用性，进行方法学评价。该检测微平台预期具有高敏感性、特异性、低成本、准确性及早期诊断等优势，可以弥补目前其他临床诊断方法的不足，并为研制与开发新型MP诊断方法提供理论基础及材料支撑，相信会对强化MP感染防治起到积极的促进作用。

肺炎支原体（MP）与其他多种呼吸道病原感染具有相似的临床症状，其早期快速鉴别诊断对于感染疾病防控、治疗及预后等具有重要意义。目前，结合纳米材料的生物传感策略是研究热点，等温扩增技术是核酸信号放大策略首选。本项目利用纳米材料的特性（氧化石墨烯、磁性纳米颗粒、[Ru(byp)3]2+掺杂二氧化硅纳米粒子、FTO和ZnO等），结合信号放大技术，构筑多种生物传感检测微平台，实现对病原微生物核酸、蛋白及其它生物标志物早期、快速、准确、灵敏、特异的检测，弥补目前其他诊断方法的不足。项目实施中的重要进展如下：1）基于氧化石墨烯（GO）和G-四联体（TP-G4）构建MP 16S rRNA核酸检测平台；2）基于发夹自组装扩增（CHA）、γ-CD增强芘分子荧光信号的登革病毒（DENV）核酸检测研究；3）基于链式置换反应（TSDR）、胶体金和GO的非酶放大策略建立microRNA let-7a 检测体系；4）基于枝状杂交链式反应（HCR）和酶促放大信号的DENV核酸的电化学生物传感研究；5）基于优化光电极材料和双循环放大构建DNA通用生物传感策略；6）基于免疫介导滚环扩增（RCA）产生G4/Hemin DNAzyme的SARS-CoV-2抗原N蛋白化学发光策略研究；7）基于DNA tile自组装的CHA空间局域化的microRNAs荧光检测技术研究；8）基于磁性纳米探针和[Ru(byp)3]2+掺杂二氧化硅纳米粒子的DNA甲基化电化学发光生物传感研究；9）光电纳米材料的合成及新型生物传感策略的研究。本项目的研究成果在临床诊断和与人类密切相关的公共健康安全等领域具有重要的科学价值，同时具有广泛的应用前景和现实意义。.在项目的支持下，负责人以通讯作者在Analytica Chemistry，Biosensors and Bioelectronics，Sensors and Actuators B: Chemical，Applied Surface Science和Chemical Communications等国际期刊上发表SCI研究论文23篇，参与发表2篇。申请国家发明专利4项，出版专著1部，培养研究生8人。获得省自然科学奖三等奖1项。