基于碳基纳米复合材料放大信号的电化学中药材基因高灵敏鉴别传感器的研究

Gene detection technique has great application value in the research of chinese.herbal medicine detection. research on this issue will be a highly sensitive ,.highly convenient electrochemical gene sensor for chinese herbal medicine gene.detection with signal amplification function. Compared to current molecular.biology methods applied to Chinese herbal medicine gene detection, this kind of.sensor can be used for direct sequencing and identification of Chinese herbal.medicines by gene hybridization, and has the advantages of simple operation, high.speed and high sensitivity. At the same time, the electrode modified by nano.composite can amplify the electrochemical signal for the detection of.hybridization sequencing, which makes the sensitivity and convenience of the.sensor greatly improved. We will use synthetic materials to build electrochemical.gene sensors with multiple detection modes, and study their characteristics, to.select one or two electrochemical gene sensors used in the detection of precious.chinese herbal medicines(Bletilla and Velvet antler）and theircounterfeit drugs.

基因检测技术在中药鉴别研究中具有极其重要的应用价值。本课题将研究具有信号放大功能的高灵敏，高便捷的中药材基因鉴别的电化学基因传感器。相较于目前应用于中药材基因检测的分子生物学方法，这种传感器能够通过基因杂交反应对中药材基因进行直接测序鉴别，且具有操作简单，快速，高灵敏等优点。同时纳米复合材料修饰的电极能够放大电化学信号用于杂交测序检测，使得传感器的灵敏度和便捷性大大提高。我们将利用合成的材料构建多种检测模式的电化学基因传感器，并研究它们的特性，以筛选出一到两种的应用于名贵中药材（白及属药材，鹿茸）及其伪品的电化学基因鉴别传感器。

中药材是中华民族传统文化的瑰宝，是我国少数具有国际竞争力的产业之一。近年来，随着国际交流的增多，中药材在国外的应用也越来越广泛。通过分析美国国民健康访问调查(National Health Interview Surveys，NHIS)2002年、2007年和2012年的数据发现，中草药在美国的使用人数已经从2002年的3820万人增加到了4060万人，成为医疗工作者向病人推荐的首选药物Ⅲ。在加拿大，3／4的人在用中药材及其相关制品，1／3的人每天都在使用中药材或者中药材加工品。甚至妇女在怀孕期间，仍然在使用中药材。中药材的掺假给中成药生产带来极大隐患，给其原料鉴定工作带来了许多困难。随着现代科技的进步，加之中药材使用背景和来源复杂，混用、替代、以假充真现象愈加频繁，对中药准确鉴定提出了严峻挑战，也对中药鉴定方法的改进提出了更为迫切的要求。. 本课题基于碳基纳米，辅助以其它纳米材料共同合成具有高效导电性及生物兼容性好的复合纳米材料用于构建具有信号放大功能的高灵敏的电化学中药材基因鉴别传感器，该传感器可以通过杂交反应直接测序，将其应用于中药材及伪品的基因检测。其中复合纳米材料能有效的放大电流信号，用于对目标DNA进行定性定量检测。主要研究内容。.1）制备一系列不同尺寸且功能化的碳基纳米材料及性质的研究.2）制备一系列粒径的金属纳米颗粒并进行性质研究。.3）使用碳基纳米材料与金属纳米颗粒合成纳米复合材料修饰电极，并研究其电导机理，信号放大效率及生物兼容性。.项目提出的基于碳基纳米材料放大信号原理构建的电化学基因鉴别传感器，成功开发了高效快速的中药材基因鉴别方法。DNA碱基之间特异性互补（A-T,G-C）的原则大大提高了传感器的特异性，目标循环策略的应用、新型信号标记物以及碳基纳米复合材料的合成与制备显著提高了信号放大效率。所构建的传感器平台具有更高杂交识别效率和灵敏度，这在电化学DNA传感器的研究中具有开拓性。发表了SCI论文5篇。申请人为第六完成人，获得2021中华中医药学会科学技术三等奖，项目名称“基于电化学生物传感技术的中药质量控制方法研究”，202103-03-R-06。