基于Ru-纳米粒子复合物的电致化学发光检测碳纳米管生物降解产物对DNA的损伤

作为广泛应用的纳米材料之一，碳纳米管（CNT）对人体健康的潜在危害已受到关注。CNT的生物催化降解产物多环芳烃化合物（PAH）具有潜在基因毒性，其在细胞色素P450酶作用下的代谢产物可能损伤DNA。因此亟需发展快速、简便、灵敏的检测方法以筛查结构不同或修饰基团不同的CNT对DNA的潜在毒性。本项目拟将合成的具有电致化学发光性质的Ru-纳米粒子复合物（Ru-NPs）与天然DNA以及肝微粒体P450（含有多种细胞色素P450酶）构筑成层层组装薄膜电极，将该电极与含有CNT生物催化降解产物PAH的分散系进行温浴，模拟PAH在体内的代谢过程和对DNA的损伤，并利用Ru-NPs的电致化学发光信号进行分析检测。本研究不但可以为开发新的检测DNA损伤的电化学生物传感器奠定基础，所建立的体外模拟体系还有助于深刻理解生命体内CNT的生物降解、在P450作用下的代谢并最终损伤DNA的过程和机制，具有重要意义。

在研究碳纳米管（CNT）生物降解产物对DNA损伤的检测方法方面，取得了一定成果。以静电作用力为驱动力，成功构筑了三联吡啶钌的聚合物（RuPVP）、天然DNA与人类肝微粒体（HLM）的层层组装薄膜阵列电极RuPVP/DNA/HLM，其中HLM含有大量细胞色素P450酶；将该阵列电极体系应用于电致化学发光（ECL）方法检测CNT生物降解产物对DNA的损伤，建立了基于ECL体外检测CNT降解产物经现场代谢后的基因毒性的新方法。. 由于上述研究进展不很顺利，我们及时将科研方向调整到实现可开关的酶的生物电催化方面，并取得了较好的成果。（1）采用多种成膜技术在电极表面成功构筑了具有刺激响应性的固定化酶的薄膜体系。（2）拓宽了刺激因素的数量和种类，构建了两种及两种以上的刺激响应性薄膜电极，建立了基于固定化酶的可逆的多重刺激调控的生物电催化开关体系。（3）成功构建了基于多重刺激响应的酶电化学催化的生物分子逻辑门体系或网络。. 三年来，发表相关SCI论文14篇，ISTP论文1篇；已有1名博士、3名硕士研究生毕业；项目主持人与美国University of Connecticut的James F. Rusling教授和Fulorid Internatinal University的Chengzhong Li教授进行了合作研究。