脱氧核糖核酸纳米传感器及其用于致病实体的检测方法技术

本发明专利技术属于生物传感器和病毒抑制剂领域。尤其涉及一种脱氧核糖核酸纳米结构传感器及其用于致病实体的检测方法。包括以下步骤，识别和分析致病实体表面配体的模式；针对致病实体表面配体图案，设计DNA纳米结构；合成或选择针对致病结构域的粘合剂，以实现致病实体表面配体的高效匹配；将粘合剂结合到DNA纳米结构上，形成多价DNA纳米结构粘合剂复合物；将多价DNA纳米结构粘合剂复合物结合到致病实体表面配体上，以检测或/和抑制疾病。可直接用于检测致病实体DEC,检测灵敏度及效率更高，耗时更短，对医疗设备的要求更低，价格更加低廉；对致病实体的检测适应性更广。

DNA nano sensor and its detection method for pathogenic entity

The invention belongs to the field of biosensor and virus inhibitor. In particular, the invention relates to a DNA nanostructure sensor and a detection method for a pathogenic entity thereof. It includes the following steps to identify and analyze the patterns of ligands on the surface of pathogenic entities; design DNA nanostructures based on the patterns of ligands on the surface of pathogenic entities; synthesize or select adhesives for pathogenic domains to achieve efficient matching of ligands on the surface of pathogenic entities; combine adhesives on DNA nanostructures to form multivalent DNA nanostructure adhesive complexes; and combine multivalent DNA nanostructures The structural adhesive complex binds to ligands on the surface of the pathogenic entity to detect or / and inhibit disease. It can be directly used to detect the disease entity Dec, with higher detection sensitivity and efficiency, shorter time-consuming, lower requirements for medical equipment, lower price, and wider adaptability for the detection of disease entity.

【技术实现步骤摘要】
脱氧核糖核酸纳米传感器及其用于致病实体的检测方法
本专利技术属于生物传感器和病毒抑制剂领域。尤其涉及一种脱氧核糖核酸纳米结构传感器及其用于致病实体的检测方法。
技术介绍
在当今世界，新病原体的大量出现需要一个更智能的相关疾病诊断方法，这给临床医师和医生在临床方法上带来了许多挑战。根据世界卫生组织的研究，2015年全世界大约有5640万人死亡，其中超过一半的死亡是由前10大原因造成的。这些原因包括缺血性心脏病和中风、慢性阻塞性肺病、肺癌、糖尿病、痴呆、下呼吸道感染、腹泻、肺结核和道路损伤。然而死亡的主要原因，主要基于各种不同的因素，如地理区域、年龄、经济和性别。具体来说，在非洲地区，传染病、产妇、新生儿和营养不良仍然是主要的死亡原因，这些原因在2015年占死亡人数的56％。此外，传染病仍然是五岁以下儿童死亡的主要原因。全球主要传染病包括结核病、艾滋病等性病、腹泻病、百日咳、白喉、麻疹、破伤风、脑膜炎、脑炎、肝炎、疟疾、登革热和黄热病等儿童丛集性疾病。就疾病相关死亡率而言，非洲和东南亚地区是受影响最严重的地区。因此，有必要在传染病的防治中争取新的作用机制，以处理抗微生物耐药性、预防性疫苗的使用、更有效的分子结构或更有效的药物预防方案，以提高治疗率。除治疗外，及时准确的早期诊断对于确定最有效的治疗方案至关重要。例如，在主要影响热带全球南部的病毒感染情况下，通过几种金标准诊断方法，例如酶联免疫吸附试验(ELISA)、横向流免疫分析(LFIA)和逆转录酶聚合酶链反应(RT-PCR)或其衍生方法，来进行最终诊断。这些方法包括分离和测试病毒、检测患者血液中的病毒抗体或检测特定于病毒的分子信号。然而在病毒和细菌诊断和治疗程序的金标准方法中有几个主要的局限性。在病毒检测中，金标准诊断方法采用病毒分离、抗原或抗体捕获免疫分析和分子诊断试验。这些通常是耗时和昂贵的。其中PCR和ELISA等大多数手段需要复杂的专业临床实验室设置和技术人员的熟练使用技能，因此不适用于边远地区等资源不足的地区，以及采样现场或附近即刻需要进行分析的情况。另一方面，新的LFIA具有特异性不足的缺点，在所需样本体积较小的时候的敏感性不够。另外，一些金标准的诊断方法(如酶联免疫吸附试验)在患者感染疾病后只能在特定的晚期检测窗口才能实现检测，在疾病早期不能作为可靠的诊断工具，因此不适用于疾病的早期检测，进而导致患者错过重要的早期治疗窗口。针对病毒的传统治疗方法是这样的，病毒感染的预防或治疗通常依赖于中和抗体(NABs)对抗病毒表面的靶表位，其中生产NABs的过程可由入侵宿主的疫苗或活性病毒触发。然而，NABS可能诱导抗体依赖性感染的增强，或可能由于遗传漂变(如流感中的抗原漂变)而无法预防新的流行病。与病毒检测一样，细菌诊断的标准实验室测试也依赖于耗时和昂贵的过程，这些过程需要复杂的临床实验室设置和专业技术。因此这些方法也不适用于边远地区等资源不足的地区，以及采样现场或附近即刻进行分析的环境。一般来说，细菌感染可以在诊断后用处方抗生素治疗。但是与病毒一样，细菌也具有很强的适应性，抗生素的过度使用会使许多细菌对抗生素产生耐药性。这可能会造成非常严重的问题，尤其是在医院环境中，超级细菌，即耐药细菌感染，会导致难以或不可能治疗的感染。尽管现有的弱结合配体与表位相互作用可与现有的合成支架(例如聚合物、树枝状聚合物、纳米纤维、纳米颗粒和脂质纳米乳剂)相连，但对理想和精确的配体模式空间显示所需的支架形状和配基价值不能提供有限的控制。因此，合成支架不能解决配体的空间格局问题。此外，合成支架对生物相容性极低的生物体具有毒性。此外，在偶发匹配表位平均间距的同时，它对多价结合亲和力的改善有限。综上所述我们需要一种可定制的分子几何架构来适应致病蛋白的任何表面结构模式，这个结构需要识别致病实体或其他形式的疾病生物标记物的漂移，例如流感病毒。此外，还需要一种更高灵敏度的检测方法，以便在监测和诊断网络中及时检测和控制流行疫情。更进一步的说，我们需要一种DNA纳米结构来定制适合病毒、细菌、癌细胞、蛋白质、微生物毒素、癌症特异性生物标志物和其他传染性物质的HA模式，用于传感应用，并有效阻止病毒的感染，而不管这些致病蛋白的突变如何。然而这些技术问题在现有技术中都没能得到有效的解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种个性化DNA纳米结构实现病毒检测和抑制的方法，从而解决现有技术中的致病实体(DCE)检测步骤繁琐、设备仪器要求高、检测效率低，精度差的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案是，一种基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致病实体检测方法，包括以下步骤，(1)识别和分析致病实体表面配体模式；(2)针对致病实体表面配体图案，设计DNA纳米结构；(3)合成或选择针对致病实体表面结构域的粘合剂，以实现与致病实体表面配体的高效匹配；(4)将粘合剂结合到DNA纳米结构上，以匹配致病实体表面配体的位置和间距，形成多价DNA纳米结构粘合剂复合物；(5)将多价DNA纳米结构粘合剂复合物结合到致病实体表面配体上，检测或/和抑制疾病。进一步的，所述粘合剂为肽、适体、寡糖或小分子中的至少一种。进一步的，其中DNA纳米结构是一维线性DNA纳米结构、二维平面DNA纳米结构或三维立体DNA纳米结构之中的至少一种。进一步的，其中该疾病引起实体或疾病是病毒、细菌、癌细胞、蛋白质、微生物毒素、癌症特异性生物标记物及传染性物质中之任一种。进一步的，其中DNA纳米结构是带负电荷的DNA纳米结构，被配置为在血清或血浆中，用于有效的疾病抑制。进一步的，其中所述DNA纳米结构包括一对荧光团和一个猝灭剂分子，其中所述荧光团通过碱基配对与猝灭剂分子配对。进一步的，包括与致病实体表面配体相适应的DNA纳米结构和粘合剂；所述DNA纳米结构还包括设置在其中心的荧光团和猝灭剂分子；没有致病实体DCE存在下，所述荧光团和猝灭剂分子通过碱基对在单链中杂交，形成一个茎环，荧光团无荧光；其中粘合剂结合在DNA纳米结构适当位置，用于使DNA纳米结构与致病实体表面配体具有高度匹配性。进一步的，致病实体DCE存在下，茎环被转换成双链DNA,荧光团激活发出荧光。进一步的，所述致病实体为病毒、细菌、癌细胞、蛋白质、微生物毒素、癌症特异性生物标记物或传染性物质中的任一种。进一步的，所述脱氧核糖核酸纳米结构传感器用于癌细胞的检测。本专利技术相比现有技术的有益效果：本专利技术所述的脱氧核糖核酸纳米结构传感器及用于致病实体的检测方法，针对于样本本体较小的致病实体，灵敏性更高，并且针对所有致病实体的检测在疾病早期就可实现可靠检测，显著解决现有技术中的部分检测方法无法在疾病早期就实现可靠检测的问题；并且相比现有技术中的检测，如酶联免疫吸附试验、横向流免疫分析、逆转录酶聚合酶链反应等，检测效率更高，特异性更强，耗时更短，对医疗设备的要求更低，价格更加低廉；并且通过多价相互作用，也就是通过将一个致病实体的多个配体结合到另一个致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致病实体检测方法，其特征在于：包括以下步骤，/n(1)识别和分析致病实体表面配体模式；/n(2)针对致病实体表面配体图案，设计DNA纳米结构；/n(3)合成或选择针对致病实体表面结构域的粘合剂，以实现DNA纳米结构与致病实体表面配体的高效匹配；/n(4)将粘合剂结合到DNA纳米结构上，以匹配致病实体表面配体的位置和间距，形成多价DNA纳米结构粘合剂复合物；/n(5)将多价DNA纳米结构粘合剂复合物结合到致病实体表面配体上，检测或/和抑制疾病。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致病实体检测方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)识别和分析致病实体表面配体模式；
(2)针对致病实体表面配体图案，设计DNA纳米结构；
(3)合成或选择针对致病实体表面结构域的粘合剂，以实现DNA纳米结构与致病实体表面配体的高效匹配；
(4)将粘合剂结合到DNA纳米结构上，以匹配致病实体表面配体的位置和间距，形成多价DNA纳米结构粘合剂复合物；
(5)将多价DNA纳米结构粘合剂复合物结合到致病实体表面配体上，检测或/和抑制疾病。


2.根据权利要求1所述的基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致病实体检测方法，其特征在于：所述粘合剂为肽、适体、寡糖或小分子中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致病实体检测方法，其特征在于：其中DNA纳米结构是一维线性DNA纳米结构、二维平面DNA纳米结构或三维立体DNA纳米结构之中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致病实体检测方法，其特征在于：其中该疾病引起实体或疾病是病毒、细菌、癌细胞、蛋白质、微生物毒素、癌症特异性生物标记物及传染性物质中之任一种。


5.根据权利要求1所述的基于脱氧核糖核酸纳米结构传感器的致...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚小虎，王兴，
申请(专利权)人：西安拾忆信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61