核酸荧光纳米探针与纳米信号放大器的组装及单细胞分析应用研究

Accurately sensing the chemical or biochemical components in single cell is very important for life science. In this project,the fluorescent nanoprobes, which was specific response to microRNA target,was firstly prepared and further was assemblied with a nanosized fluorescent signal amplifier to achieve the highly sensitive detect microRNA by a signal amplification way.In addition to these, after investigating the relationship between the analytical performances of the as-prepared nanoprobe and its structure as well as components, the purpose of this project is to develop a new and highly sensitive fluorescent nanoprobe for in-situ, invivo and real time sensing the specific microRNA in the single living cell.Lastly, due to the easily chemical modification of this solid nanoparticles surface, some new functional groups could also be modified on nanoparticles to improve its analytical performances in living cell.So the proposed project may be a good candidate to accurately obtain the chemical or biochemical information on the single cell level. If possible, the proposed project will have a good future in life science.

细胞内生物、化学信息的活体、原位、实时获取，对于阐释生命活动的机理等生物化学过程具有重要意义。本项目拟在设计、制备可识别microRNA碱基序列的荧光纳米DNA探针和纳米信号放大器的创新性，利用二者间超分子相互作用，对两者进行受控组装，制备以DNA链置换反应为基础、具有多级荧光传感信号放大效应、高灵敏度实时检测microRNA的纳米传感器。在此基础上，对传感器的组成、结构等与其传感microRNA分析特性之间的关系进行研究和优化，发展能高灵敏度、高选择性实时检测活体单细胞内microRNA的分析技术平台，为活细胞内microRNA的活体、原位、实时分析，提供新的分析、表征手段。本项目丰富了DNA纳米器件的设计思路、拓宽了单细胞分析的研究手段，对生命分析方法的发展具有一定的推进作用。

细胞内微量生物活性组分的检测对于疾病的诊断、细胞内生物化学过程的研究等具有重要的意义。本项目在设计、合成功能化二氧化硅纳米材料、DNA探针的基础上，将两者有效结合，发展了多种可实现细胞内相关成分传感、分析的发光分析新方法。首先，我们基于chitosan/lucigenin/silica 纳米传感器的荧光信号放大功能，成功地实现了细胞内氯离子的原位、实时荧光传感，且纳米粒子中lucigenin的sternvolmer 常数提高了1000倍；其次，我们基于chitosan/Ru(byp)32+/silica 纳米材料与DNA探针的相互作用和电化学发光传感特性，发展了可灵敏、准确传感DNA探针分子空间变化的电化学发光新方法，并成功应用于细胞内钾离子的检测；最后，我们在合成chitosan，PEI功能化silica纳米材料和设计DNA探针的基础上，基于纳米材料与DNA探针的相互作用及纳米材料在电极表面的分离、富集效应，发展了多种可快速、灵敏、准确检测癌细胞内miRNA电化学和电化学发光分析新方法。这些方法的突出特点是不需要使用酶，也不需要DNA探针的修饰和标记，具有简单、快速、灵敏的特点。以上这些方法的建立不但丰富了纳米发光分析的研究内容，也为细胞内相关成分的检测与传感提供了新的方法和平台，对于研究细胞的功能和疾病的诊断具有重要意义。