基于量子点-导电聚合物纳米复合材料修饰电极的免疫传感器的研究及其在DNA损伤检测中的应用

DNA damage is a research hot spot in recent years. 8- hydroxy-deoxyguanosine (8-OHdG) is a important biomarker of DNA damage in vivo. The degree of DNA oxidative damage and the relationship of oxidative stress and DNA damage can be evaluated through detecting the content of 8-OHdG. It is important significance for researching degenerative diseases, mechanism of aging and cancer. We applied nanometer technology，electrochemical analysis technology and immunoassay to manufacture electrochemical immune biosensors which can detect 8-OHdG quickly. We formed 8-OHdG antibody on the screen-printed electrode surface which was modified by quantum dots, electric conductive polymer and their composites. What'more, we conducted a comprehensive and systematic evaluation and optimization for different electrode modified material, modification methods and antibody fixed method. We aim to make manufacture of electrochemical immuno-sensor with best combination of programs to detect 8-OHdG content quickly and accurately. In this study, electrochemical immuno-sensor is applied to detect 8-OHdG in first time. The method is high sensitivity, good selectivity and extensive application, and provides a new method and ideas for a variety of DNA damage biomarker detection, and has broad application value.

DNA损伤是近年来的研究热点，8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）是生物体内DNA损伤的重要生物标志物，通过对8-OHdG 的检测可以很好的评估体内DNA氧化损伤程度以及氧化应激与DNA损伤的相互关系，这对研究退行性疾病、衰老机制、癌症发生机制等具有重要的理论与实践意义。本研究将纳米技术、电化学分析技术、免疫分析技术有机结合，研制可快速检测8-OHdG的生物传感器。拟采用量子点、导电聚合物及两者复合材料作为电极修饰材料修饰丝网印刷电极，然后在其表面固定8-OHdG抗体，并对不同的电极修饰材料、修饰方法以及抗体固定方法等进行全面、系统的评价与优化，筛选出最佳组合方案制备电化学免疫传感器检测8-OHdG。本项目首次将电化学免疫传感器方法应用于8-OHdG含量的检测，具有灵敏度高、选择性好、应用范围广等优点，并可为多种DNA损伤生物标志物的同时检测提供新方法和新思路，具有十分广阔的应用前景。

DNA氧化损伤将造成人体生命活动不能正常运转。近年来8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）是众多DNA氧化产物中研究最热的生物标志物，在临床上有很重要的意义，目前尚无快速、特异的检测方法来测定8-OHdG。由于尿样中8-OHdG与尿酸、多巴胺等物质电化学活性相似，故对8-OHdG和尿酸、多巴胺均进行了研究；又由于修饰材料和基底电极是电化学传感器重要的组成部分，故对量子点、导电聚合物、金属有机框架、丝网印刷电极、玻碳电极等进行研究。综上通过实验条件的筛选本研究分别成功构建了碲化镉量子点修饰玻碳电极测定尿酸、活化丝网印刷电极测定多巴胺、基于壳聚糖聚吲哚复合物修饰电极制备免疫传感器测定8-OHdG、基于金属有机框架-介孔碳复合材料修饰玻碳电极测定8-OHdG，检测范围分别为1.0 × 10-6 ~ 4.0 × 10-4 M、2.0×10-7~300×10-6M、0.1~1.0×104 ng/mL、0.35 ~ 350μM，检出限分别为1.0× 10-7 M、6.7×10-8M、0.03ng/mL、0.22μM。通过对比几种电化学传感器之间的制备方法、选择性稳定性等特性，发现壳聚糖分别与金属有机框架材料和导电聚合物构成的复合材料所制备的传感器性能更加优越，能够很好的检测8-OHdG。本研究构建了多种高性能的电化学传感器并为8-OHdG的电化学免疫传感检测的实现奠定了基础，因此本研究可为DNA损伤相关疾病的研究、治疗预后评价提供方便快捷的检测手段，对临床和基础研究有着重大意义，具有广阔的应用前景。