SPCE/ZrGA/mDNA-T生物传感平台及应用和检测方法技术

本发明专利技术公开了SPCE/ZrGA/mDNA

【技术实现步骤摘要】
SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台及应用和检测方法


[0001]本专利技术涉及检测领域，具体涉及SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台，还涉及SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台的应用以及检测方法。

技术介绍

[0002]microRNA(miRNA)是内源性、非蛋白编码的单链RNA，在生理和病理中具有重要作用，外周循环体液中的miRNA在癌症中表达异常，相对于组织中的miRNA更具优势：具有更长的半衰期，耐受RNase降解的能力更强，无需提取细胞总RNA，采样方便且可连续监测疾病发展，因此更适合作为癌症早期诊断、判断预后的无创检测标志物。
[0003]近年来，miRNA检测技术主要有微阵列分析法、RNA测序、Northern Blot和实时荧光定量PCR法等，但存在灵敏度低、检测效率不足和设备庞大、操作耗时等问题。生物传感技术的发展为miRNA检测提供了新的机会，电化学生物传感技术具有灵敏度高、操作简便、响应速度快、成本低和易于微型化等优点，在核酸分子检测领域得到广泛应用。
[0004]DNA具有可编程、高精度的优点，可通过自下而上构建组装成各种形状。发夹DNA是应用于生物传感器的著名结构，可提高特异性和灵敏度。基于DNA
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发夹结构的扩增策略(如杂交链反应(HCR)，催化发夹组装(CHA))已用于miRNA检测和成像，提高了检测灵敏度。DNA扩增策略可能需要酶、存在高背景噪声、副反应和假阳性信号，导致成本高且灵敏度、特异性或可靠性有限。除二维发夹DNA外，三维四面体DNA(THD)之所以引起化学家的注意，因其对DNA杂交的有利调控、超分子致密性质、细胞渗透性及高抵抗性。THD具有机械刚性、寻址能力和多功能性，应用于各种分子识别，极大地有利于生物传感器的灵敏度和特异性。THD辅助生物传感器的灵敏度可提高2个数量级以上。因此，基于THD的生物传感器与各种信号表达式耦合，荧光比色法和电化学检测法已被提议。然而，一方面，双链特异性核酸酶需要用于信号倍增；另一方面，THD仅用作纳米载体，而忽略了其在识别和杂交方面的巨大优点。因此，真正无酶和无发夹的高性能电化学生物传感器在实际应用中具有巨大的miRNA测量潜力。
[0005]金属有机框架(MOFs)是由金属离子和有机配体组装合成的一种新型多孔晶体材料，具有比表面积大、孔隙率高、孔结构和形态可调等优点，广泛用于催化，电容器，吸附，传感器等领域。生物功能MOF可实现信号转导和选择性识别，可用于建立同时检测多目标的生物传感器。UiO
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66是一种具有良好孔隙率和高表面积的典型MOF，可封装大量信号分子并响应外部刺激。然而，UiO
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66通常存在低负载能力和响应过程缓慢的限制，影响了其应用。在对复合材料的深入研究中，提出了从不同材料组装MOF的想法，以利用协同效应并最大限度地发挥组成材料的优势。含有氧化还原活性金属(如锌、铁、镍、钴和锰)和功能性有机配体(如偏苯三酸和对苯二甲酸)的MOFs适合设计为复合材料，如MIL系列、ZIF系列、UiO系列和HKUST
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1系列，因为母体材料MOF的结构和性能是复合材料设计中的主要考虑因素。
[0006]近年来，许多报道证实，具有优异电化学和机械性能的石墨烯基材料可以与MOFs结合，不仅可以提高其导电性和稳定性，还可以避免石墨烯片之间的聚集和重新堆叠现象，
具有广泛应用潜力，特别是在电化学领域。其优点包括：(1)石墨烯表面的官能团引导MOFs生长；(2)结合降低了MOFs导电性的限制；(3)石墨烯的独特结构可以解决MOFs中配位键问题；(4)防止过程降低MOFs性能。原位生长是制备MOF/石墨烯纳米复合材料最广泛使用的方法之一。由于GO和RGO表面含有丰富的含氧官能团，可以实现均匀的原位MOF生长。MOFs的金属簇与GO表面的含氧基团结合，并加入配体以促进MOFs的成核和生长。这种原位方法不仅节省了时间，而且增强了MOFs和石墨烯的附着力。因此，在石墨烯衬底上生长的MOF将更加均匀，并且与石墨烯的相互作用更加强烈。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台；本专利技术的目的之二在于提供所述SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台在检测miRNA中的应用；本专利技术的目的之三在于提供利用所述SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台检测miRNA的方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]1、SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台，所述SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台包括SPCE/ZrGA传感电极和发夹链；
[0010]所述SPCE/ZrGA/mDNA
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T传感电极由Zr
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MOF
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rGO修饰在SPCE石墨工作电极表面，电沉积Au纳米粒子之后得到SPCE/ZrGA，通过Au
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S键将多臂DNA四面体mDNA
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T固定于SPCE/ZrGA上得到SPCE/ZrGA/mDNA
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T传感电极；
[0011]所述发夹链包括发夹链Ⅰ和发夹链Ⅱ，所述发夹链Ⅰ和发夹链Ⅱ修饰具有茎环结构且末端修饰有电信号标签，所述发夹链Ⅰ和发夹链Ⅱ能够与多臂DNA四面体切割残余的序列互补配对结合；
[0012]所述Zr
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MOF
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rGO是以ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸为原料，通过水热法制备得到八面体Zr MOF，然后将得到的八面体Zr MOF与石墨烯粉末通过物理混合得到Zr
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MOF
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rGO复合材料；
[0013]所述多臂DNA四面体由5条DNA单链和3条修饰巯基的DNA单链组装的四面体结构，同时结合LOCK链组成链暂时封闭靶标miRNA识别结合位点；所述四面体结构顶端具有摆臂链，与所述摆臂链临近的3条多臂链上含有腺苷核糖核苷酸作为DNAzyme切割位点的底物链，所述摆臂链3
’
端含有Na
+
激活的DNAzyme结构的酶链并与LOCK链结合，所述LOCK链的3
’
端与待测靶标序列互补；
[0014]所述DNAzyme激活后依次能切割底物链上的腺苷核糖核苷酸位点，切割后残余的单链核酸残基，能够与发夹链Ⅰ互补结合形成具有粘性末端的双链，形成的粘性末端打开发夹链Ⅱ形成粘性末端，产生的引发杂交链式反应并释放电信号。
[0015]本专利技术优选的，所述八面体Zr MOF与石墨烯粉末的质量比为1:0.5。
[0016]本专利技术优选的，所述电沉积Au纳米粒子的方法是在含5mM HAuCl本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台，其特征在于：所述SPCE/ZrGA/mDNA
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T生物传感平台包括SPCE/ZrGA传感电极和发夹链；所述SPCE/ZrGA/mDNA
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T传感电极由Zr
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MOF
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rGO修饰在SPCE石墨工作电极表面，电沉积Au纳米粒子之后得到SPCE/ZrGA，通过Au
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S键将多臂DNA四面体mDNA
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T固定于SPCE/ZrGA上得到SPCE/ZrGA/mDNA
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T传感电极；所述发夹链包括发夹链Ⅰ和发夹链Ⅱ，所述发夹链Ⅰ和发夹链Ⅱ修饰具有茎环结构且末端修饰有电信号标签，所述发夹链Ⅰ和发夹链Ⅱ能够与多臂DNA四面体切割残余的序列互补配对结合；所述Zr
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MOF
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rGO是以ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸为原料，通过水热法制备得到八面体Zr MOF，然后将得到的八面体Zr MOF与石墨烯粉末通过物理混合得到Zr
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MOF
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rGO复合材料；所述多臂DNA四面体由5条DNA单链和3条修饰巯基的DNA单链组装的四面体结构，同时结合LOCK链组成链暂时封闭靶标miRNA识别结合位点；所述四面体结构顶端具有摆臂链，与所述摆臂链临近的3条多臂链上含有腺苷核糖核苷酸作为DNAzyme切割位点的底物链，所述摆臂链3
’
端含有Na
+
激活的DNAzyme结构的酶链并与LOCK链结合，所述LOCK链的3
’
端与待测靶标序列互补；所述DNAzyme激活后依次能切割底物链上的腺苷核糖核苷酸位点，切割后残余的单链核酸残基，能够与发夹链Ⅰ互补结合形成具有粘性末端的双链，形成的粘性末端打开发夹链Ⅱ形成粘性末端，产生的引发杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：包静，杨慧思，邱晓沛，申曼，高铭萱，代先玲，王映然，刘帅，徐含青，刘钱，陈鸣，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：