超灵敏的电化学DNA生物传感器的研制及其在食源性致病菌检测中的应用

本项目拟构建超灵敏电化学DNA生物传感器并用于食源性致病菌的检测。合成并功能化不同性质、不同大小的各种纳米材料，并应用于修饰玻碳或金电极表面。通过静电结合、电沉积、共价结合等技术在电极表面制备DNA相容性好、协同效应显著的复合纳米DNA传感膜。探讨纳米材料及复合纳米材料的掺杂技术对DNA生物传感器灵敏度的影响。构建以DNA纳米机器形成的纳米生物探针，利用DNA碱基的精确配对和序列可编程的特性，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等技术建立信号放大体系。探索生物纳米探针在电极上的最佳固定条件以及驱动DNA纳米机器正常运转的最佳环境条件，通过电化学信号的变化实现对食源性致病菌如沙门氏菌、大肠杆菌O157：H7等基因的高灵敏检测。本项目的研究为超灵敏电化学DNA生物传感器的研究提供了新的思路，具有广泛的应用前景。

在电极表面制备生物相容性好、协同效应显著的复合纳米传感膜，探讨了纳米材料及复合纳米材料的掺杂技术对生物传感器灵敏度的影响。由于纳米材料的比表面积大，导电性好，因而纳米材料修饰电极灵敏度比普通的电化学方法高得多。另外，相对于其他检测方法而言，电化学是进行电流检测，因此具有设备简单、成本低廉和易于集成化等优点。实验中以大肠杆菌基因片段、乙肝病毒基因片段、肿瘤细胞、凝血酶、甲胎蛋白等为研究模型，利用DNA碱基的精确配对和序列可编程的特性，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等技术建立信号放大体系，发展高特异性、高灵敏的分子识别新方法，克服常规生物分析方法交叉干扰的影响，对复杂生物体系中的微量或痕量物质进行检测，建立食源性致病菌（大肠杆菌）、乙肝病毒基因片段及生命活性物质的检测新方法。主要从如下几方面进行了考察：（1）高效电化学及光电化学传感界面的制备及将新型材料应用于DNA生物传感器的研究；（2）利用电化学及光电化学检测多种生物活性分子；（3）核酸适体技术在电、光及光电化学研究的应用。