文档介绍：基于银纳米粒子构建荧光传感平台用于核酸检测
张瑛洧1 李海龙1,2 孙旭平1*
1(中国科学院长春应用化学研究所,长春 130012)
2(中国科学院研究生院,北京 100039)
摘要我们首次报道了基于银纳米粒子构建的荧光传感平台,并成功地应用于核酸检测。这种荧光传感平台的核酸检测通常是基于以下的设计策略:首先,荧光团标记的单链DNA探针被吸附到银纳米粒子的表面,荧光团由于和银纳米粒子近距离接触而发生荧光淬灭,接下来加入同探针DNA序列互补的目标DNA,两者杂交形成双链DNA后从银纳米粒子的表面脱离下来,从而荧光得到恢复。这种银纳米粒子构建的荧光传感平台对于完全互补和碱基错配的DNA序列具有良好的区分能力。
关键词核酸检测;荧光传感平台;银纳米粒子
1 引言
随着对基因结构及功能研究的不断深入,人们已经越来越多地发现,人类的许多遗传疾病都与DNA 分子中碱基序列的突变有关,因此,发展迅速、有效、灵敏和低成本的核酸检测方法对于研究基因的表达、临床疾病的诊断和治疗都有着重要的意义[1]。随着纳米结构的日益发展,其在生物技术体系的诊断应用引起了人们广泛的关注,并且已有一些成功应用的例子[2,3]。据此,研究人员将纳米结构引入到荧光核酸检测中并做了许多工作,其机理主要是基于荧光共振能量转移或淬灭机理[4]。已证实纳米结构在这种检测体系中扮演的是“纳米淬灭剂”的角色,并且一种纳米结构可同时淬灭不同发射波长的多种染料。应用纳米结构做淬灭剂,消除了以前检测方法中要挑选荧光团-淬灭剂对的麻烦。目前,已报道的被成功地应用于荧光核酸检测的纳米结构有以下这些,比如:金纳米粒子、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纳米粒子、介孔碳微粒、氧化石墨、聚对苯二胺纳米带、配位聚合物胶体球等[4-28]。尽管如此,继续发展新材料的纳米结构来构建荧光检测平台以提高荧光核酸检测的选择性和灵敏度等仍然很有必要。
在本文中,经实验证实,银纳米粒子也可以作为淬灭剂来构建一个新的荧光传感平台用于核酸检测,其展示了很高的选择性,可实现对完全互补和单碱基错配DNA序列的区分,其中单碱基、两个碱基错配的目标所引起的荧光恢复是完全互补目标引起荧光恢复的83%和60%。此外该平台的检测灵敏度很高,检测限可低至5 nM。如图1所示,检测的设计策略如下:荧光团标记的单链DNA探针被吸附到银纳米粒子的表面引起荧光淬灭,之后与目标DNA杂交得到双链DNA,其从银纳米粒子的表面脱离使得荧光得到恢复。这种设计主要是基于单双链DNA在银纳米粒子表面有不同的吸附能力[7]。
图 1 使用银纳米粒子构建荧光传感平台进行荧光增强核酸检测的原理图。
Fig. 1. A schematic diagram (not to scale) to illustrate the fluorescence-enhanced nucleic acid detection using Ag nanoparticle as a sensing platform.
2 实验部分
仪器与试剂
透射电子显微镜照片在H-8100型透射电子显微镜(日本Hitachi公司)上获得,加速电压为200 kV。荧光光谱测定在RF-5301PC(日本Shimadzu公司)荧光分光光度计上完成。实验所用的寡核苷酸,都是上海生