液晶型适体传感器构建及在心梗标志物检测中的应用研究.pdf

摘要

急性心肌梗死是一种发病速度快、致死率高的一种缺血性心脏疾，其早期准确

诊断对于降低患者死亡率至关重要。作为诊断急性心肌梗死的重要指标，心梗标志物

的快速和准确的检测一直是生物与医药领域重要研究内容。近年来，以适体为分子识

别元件、液晶分子为转换元件的液晶型适体传感器为心梗标志物高性能检测提供了有

效途径。然而，适体单链长度超过24个碱基时，其空间构象会影响传感器内液晶分

子的长程有序取向，严重影响液晶适体传感器检测靶物质性能。因此，根据适体寡核

苷酸序列特点，通过其结构合理设计，这是实现液晶适体传感器定量检测心梗标志物

需要解决的关键问题。

肌红蛋白(Mb)在心肌梗死发作时最早被释放进入外周血的心梗标志物，在急性

心肌梗死早期诊断中具有重要价值。本文以Mb作为靶物质，以Mb适体40个碱基寡

核苷序列和二级结构为基础，设计了THMS和裂开两种结构液晶适体传感器，明确传

感器构建条件和性能，实现血清样本Mb定量检测。

论文具体内容和结论如下：

(1)THMS结构液晶适体传感器构建及其检测Mb

适体40个碱基5ʹ和3ʹ均连接6个CT重复核苷酸序列，与12个AG重复核苷酸

链的检测探针STP形成THMS三链结构，破坏适体原有局部双螺旋二级结构。当样

本中存在Mb时，Mb与STP竞争结合适体，被THMS结构释放的检测探针STP与传

感器内互补链STPʹ杂交，引起5CB液晶分子长程有序取向，根据偏光显微图像特征

信息可实现Mb定量检测。文中明确传感器基底硅氧烷键合DMOAP和APTES、共价

连接介导分子GA和互补链STPʹ实验条件，构建了THMS结构液晶适体传感器。Mb

浓度在0.03~130ng/mL范围内，传感器偏光显微图像亮区覆盖率(Br)与Mb浓度对数

具有正相关性，其线性方程和相关系数为Br=17.792LogCMb+31.613、R2=0.9978，

检测限(LOD)为0.0223ng/mL。原子力显微表征结果指出，随着基底键合的分子链延

长，其表面粗糙度显著增加，表明基底成功键合DMOAP诱导、APTES连接、GA介

导和STPʹ互补链分子，其能够捕获被Mb竞争结合THMS而释放的检测探针STP。

THMS结构液晶适体传感器具有良好的特异性，血清样本Mb定量检测性能良好。

(2)裂开结构液晶适体传感器构建及其检测Mb

将Mb适体的40个碱基寡核苷酸链在双螺旋处裂开，裂开适体一端通过酰胺键

共价结合到传感器基底TEA连接分子上。实验结果表明，优化条件下的基底TEA和

裂开适体可以诱导液晶分子长程有序取向排列。当体系存在Mb和另一条裂开适体时，

传感器内固定的裂开适体会与两者共同结合，增加的空间结构破坏液晶分子原有的长

程有序取向，导致其光学信号发生改变，传感器偏光显微图像呈现“明亮”特征。利

III

用MATLAB程序自动选取偏光显微图像并进行亮区覆盖率(Br)计算，发现其与Mb浓

度对数具有良好的线性关系(Br=19.7LogCMb+28.637,R2=0.9971)。裂开结构液晶适

体传感器检测Mb线性范围为0.05~130ng/mL，检测限(LOD)为0.045ng/mL，该传感

器可实现血清样本Mb定量检测，其具有较好的特异性。文中借助原子力显微镜表征

了传感器基底烷氧结合TEA-裂开适体结合Mb-另一条裂开适体前后表面粗糙度，明

确该传感器特异性结合靶物质过程。

文中构建的THMS和裂开两种结构液晶适体传感器均能实现血清Mb定量检测，

其线性范围涵盖了人体Mb正常浓度范围和溢出值，这对于Mb定量检测以及临床诊

断急性心肌梗具有重要意义和价值。

关键词：THMS；裂开型；液晶传感器；适体；肌红蛋白

IV

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