基于高性能纳米-导电聚合物复合材料的DNA传感器及KPC肺炎克雷伯耐药菌快速检验技术研究

Drug resistance bacteria and super bacteria come from antibiotic abused. Klebsiella pneumoniae carbapenemase is a kind of drug resistance bacteria and is very important on clinic which can not be detected quickly and specifically. We applied nucleic acid hybridization, nanotechnology and electrochemical analysis technology to prepare DNA probe biosensors which can detect Klebsiella pneumoniae carbapenemase quickly. We formed single-stranded DNA probe on the electrode surface by a new combined nanometer material and excellent conductive polymer. We aim at high performance DNA probe biosensors which is sensitive, selective and long life by search the best electrode decorate materials, the best decorate methods and the best hybridization indicator matching. It is the first study to evaluate DNA biosensor overall and is the fundament for DNA probe biosensors for the detection of resistant Klebsiella Pneumoniae Carbapenemase which is useful for disease diagnosis.

由于滥用抗生素，出现了许多耐药菌，甚至是对多类药物耐药的泛耐药菌，也称超级细菌。产碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌(KPC)是一种耐药菌，在临床上有很重要的意义。目前没有快速、特异的检测方法。本研究采用核酸杂交技术、纳米技术和电化学分析技术相结合，研制快速检验产碳青霉烯酶肺炎克雷伯耐药菌的DNA探针传感器。拟采用新型复合纳米材料，与性能优异的导电聚合物组合作为功能材料修饰在电极表面，然后在其上固定ssDNA探针，试验不同的探针修饰方法，不同的杂交指示剂对生物传感器的影响。最终探索最佳的电极修饰材料、修饰方法及杂交指示剂配比，提高方法的灵敏度、选择性和使用寿命，用来制备性能优越的DNA传感器。在国内外首次对电极修饰材料、修饰方法及杂交指示剂应用于DNA生物传感器进行全面、系统、多角度地评价，在此基础之上构建产碳青霉烯酶肺炎克雷伯耐药菌的DNA探针生物传感器，为疾病诊断开拓新的检测途径奠定了研究基础。

近年来由于抗生素的不合理使用，临床中出现多重耐药菌，其中产碳青霉烯酶 (KPC) 肺炎克雷伯菌是较为常见的一种临床条件致病菌和医源性感染菌，对其准确、快速检测具有重要的意义。本项研究成功筛选出产碳青霉稀酶肺炎克雷伯菌，利用PCR技术扩增目的DNA，经酶切鉴定后，证实为KPC-2型；通过对实验条件的筛选，成功构建单吲哚DNA生物传感器、5-羧基吲哚与石墨烯复合纳米材料DNA生物传感器、5-羧基吲哚与纳米金复合纳米材料DNA生物传感器以及氧化锆与石墨烯复合纳米材料DNA生物传感器，对PCR扩增酶切后的DNA进行检测，检测范围分别为1×10-15～1×10-10M、1×10-10～1×10-6 M、1×10-13～1×10-8M以及1×10-12～1×10-6M，检测下限分别达3×10-16M、3×10-11M、3×10-14M以及3.33×10-13M，通过对比这几种传感器之间的制备方法、选择性、稳定性等特性，发现石墨烯分别与聚合物和金属氧化物所构成的两种复合材料所制备的传感器性能更加优越，能够很好的检测出产碳青霉稀酶肺炎克雷伯菌。本研究不仅建立了分子生物学确证产碳青霉烯类肺炎克雷伯菌基因检测和分型的方法，而且构建多种高性能检测肺炎克雷伯菌的微量检测系统，因此本项研究对于发展和推进快速、准确检测肺炎克雷伯菌奠定了重要的研究基础。