基于恒温扩增的超灵敏LGS压电生物传感器检测痕量生物分子的研究

痕量生物分子的检测在疾病早期诊断、法医鉴定乃至反恐等很多领域十分重要。生物传感器技术在该领域有着独特的优势。本项目旨在利用滚环扩增技术可以在恒温条件下进行高效扩增的优点，结合压电传感器对表面质量负载的高敏感性，进行压电生物传感器表面滚环扩增技术的研究，预期建立一种超灵敏的，可对痕量生物分子进行直接检测的新技术。在前期已建立的压电生物传感器技术的基础上，用新一代的压电晶体硅酸镓镧 (LGS)取代传统的石英晶体制作传感器的敏感器件；充分以LGS压电传感器为反应平台，通过对滚环扩增反应体系的研究，实现晶体表面DNA原位等温扩增；同时充分利用纳米微粒的量子尺寸效应及生物相容性，增加传感器的质量负载，从而大大提高检测的灵敏度。进一步对传感器的灵敏度、特异性等性能以及方法学进行研究，以期为痕量生物分子的直接检测提供一种新型的高效检测技术。

本课题综合利用硅酸镧镓晶体（LGS）压电传感技术、滚环扩增（RCA）和纳米信号放大技术，建立具有高灵敏度、高特异性，分别适用于蛋白分子、核酸分子，以及SNPs检测的生物传感器技术平台。分别以蛋白、核酸为检测对象，设计针对蛋白、核酸SNP和MicroRNA检测的分子探针，并分别建立了相应的液相滚环扩增检测技术；将DNA芯片技术、滚环扩增技术和纳米金信号放大技术相结合，成功建立了固相表面RCA扩增方法，并利用该技术实现了对临床80株结核分枝杆菌rpoB基因突变的检测，结果与测序结果一致；设计、制作并通过晶体Q值、晶片插损以及振荡频率等指标，优选了最佳电极尺寸的LGS压电芯片；建立了芯片表面原位线性RCA扩增方法，并利用线性扩增加显色技术和支链RCA扩增技术进行了验证；将压电传感器、RCA技术相结合，实现了对目标分子的检测；利用核酸适配子技术，建立用于循环肿瘤细胞检测的适配子型生物传感器检测技术，拓展了传感器的临床应用范畴。研究后期，课题组参考国内外相关文献和本领域相关产品，成功开发并搭建了一套新型的多通道压电生物传感器检测系统，为生物分子检测技术的开发提供了新的研究平台。本课题的研究为生物分子以及临床常见生物标志物的实时快速检测提供一种新的研究思路和技术平台。