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基于DNA杂交链式反应和杂交空位的无标记荧光检测DNA-分析化学.PDF

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第46卷 分析化学 (FENXI HUAXUE)摇 研究报告 第7期 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2018年7月 ChineseJournal of Analytical Chemistry 1095~1101 DOI:10.11895/j.issn.0253鄄3820.181142 基于DNA 杂交链式反应和杂交空位的无标记荧光检测DNA研究 1 1 1 *1 2 1 徐 杰摇 林 滨摇 王 亚摇 徐志爱 摇 程桂英摇 张 文 1 2 (华东师范大学化学与分子工程学院,上海200241)摇 摇 (山东师范大学化学化工与材料科学学院,济南250014) 摘摇 要摇 基于DNA杂交链式反应(Hybridization chain reaction,HCR)的信号放大策略,通过在参与HCR反应 的发夹型DNA 中设计一个特殊碱基,HCR反应后,该碱基对位出现杂交空位,利用杂交空位与荧光小分子 (2鄄Amino鄄5,6,7鄄trimethyl鄄1,8鄄naphthyridine,ATMND)特异性结合产生的荧光淬灭效应,构建了一种无标记、 无酶、灵敏的DNA检测体系。 利用凝胶电泳和原子力显微镜等对目标DNA 引发两个发夹型DNA交替自组 装形成的超级长链进行了表征。 通过对杂交盐浓度和ATMND浓度等条件的优化,获得了满意结果。 相比于 未利用此放大信号策略的分析方法,灵敏度提高了两个数量级,目标DNA浓度在5.0 ~72.7 nmol/ L 浓度范 围内与荧光比值(F/ F )呈现良好的线性关系,检出限为2.0 nmol/ L。 0 关键词摇 杂交链式反应;杂交空位;荧光;信号放大;无标记 1摇 引言 [1,2] DNA 的灵敏检测对于生物医学研究和早期临床诊断十分重要 。 通过信号放大对DNA分子进 行灵敏分析的策略已在医学诊断、环境污染物监测、食品质量安全检测、国土安全、法律鉴定等领域得到 了应用[3~8] ,引起广泛关注。 利用聚合酶链式反应(PCR)技术可将微量DNA扩增至可测范围水平,并 已被广泛应用于DNA分析[9~11]。 尽管基于PCR 的DNA检测体系具有灵敏度高的优势,但仍存在操作 [12] 复杂、易污染和费用高等问题。 杂交链式反应(Hybridization chain reaction,HCR) 的原理是利用一条 DNA链引发两个不同发夹型DNA交替识别,发生杂交反应,形成超长双链。 此过程无需酶的参与,但 此反应需要DNA链的引发,所以具有背景信号低、不易出现假阳信号的优势,检测 DNA 的灵敏度与 PCR放大策略相当。 因此,HCR方法是一种简单且有效的新型信号放大策略。 目前,许多研究结合 HCR 的信号放大功能与多种识别平台,获得了令人满意的结果。 近年来,基于酶催化[13~16]、纳米材料[17~22] 等信号放大策略,已构建了包括光学[17,18,20]、电化 学[13,15,16,19]、重量分析[21,22]在内的多种灵敏DNA检测方法。 光学检测手段包括比色法、荧光法和化学 发光法等。 其中,荧光检测法具有高灵敏度、高通量、简单且快速的优势,引起了研究者的高度关注。 大部分均相检测DNA 的荧光传感器的原理是构建两端分别修饰荧光基团和荧光淬灭基团的发夹型分 子信标DNA,由于荧光发光基团和荧光淬灭基团距离较近,发生荧光共振能量转移,荧光强度低,当目 标DNA与其杂交形成双链从而打开分子信标的发夹结构后,增加了发光基团和淬灭基团之间的距
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