金纳米探针检测DNA序列
基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法
2009年第67卷化学学报V ol. 67, 2009第18期, 2144～2148 ACTA CHIMICA SINICA No. 18, 2144～2148* E-mail: jiachp@Received November 26, 2008; revised March 19, 2009; accepted April 28, 2009.No. 18 包华等：基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法2145DNA芯片技术是近年来兴起的一种快速、高敏感、高度集成化的基因检测技术. 基因芯片是将大量的核酸片段有序地固化于硅衬底或玻璃上构成, 与已标记的待测样品分子杂交, 通过特定的仪器对杂交信号进行检测, 从而快速、并行、高效地检测分析样品中的靶分子含量[1]. 在基因突变和基因诊断等领域已获得应用. 但是, 在用基因芯片检测时, 由于其检测灵敏度的限制, 样品中核酸往往需先经过PCR扩增, 才能检测出来, 操作复杂、检测时间长、易污染且费用高, 大大限制了在医学临床诊断方面的广泛应用[2,3].基于纳米材料的检测技术是最近十年来迅速发展起来的一项临床检测技术. 纳米材料尤其是纳米金, 具有很好的生物相容性, 颗粒直径小, 体表面积大[4], 可标记大量生物分子, 并且标记于纳米材料表面的生物分子之间的结合能力大大提高[2,3,5], 例如标记了纳米金的核酸具有更高的杂交特异性, 而且寡核苷酸的修饰也更有利于胶体金的稳定[6]. 最引人注意的是Mirkin实验室[7]提出的一种基于纳米金探针Bio-Bar-Code Amplification (BCA)扩增技术, 该技术中纳米金探针表面修饰了起信号放大作用的条形码DNA和与靶核酸互补的DNA探针, 当有靶核酸存在时, 磁微粒、靶核酸、纳米金探针形成“三明治”复合结构, 复合物经磁场分离, 富集的纳米金探针热变性, 释放条形码DNA, 对其进行银染或PCR检测, 间接检测靶核酸的量. 这种BCA检测方法通过多次信号放大, 可高灵敏度检测低至1 amol/L的核酸, 但因具有检测过程复杂、操作时间长、步骤繁多等局限性, 大大限制了在临床方面的广泛应用[7]. 该实验室正于各方面进行改进, 以进一步简化操作步骤, 提高其适用性[7].近年来, 将DNA探针结合于金纳米颗粒上构成纳米金生物分子复合探针, 通过与靶DNA的杂交互补结合比色法、荧光、电化学及银染等检测方法构建新的DNA检测方法[8,9], 已成为一种趋势. 有文献[10]报道运用凝胶电泳鉴别结合靶DNA的纳米金探针, 可检测经PCR扩增的核酸浓度为100 fmol/L. Maeda等[11]用比色法检测靶DNA, 结合了靶DNA的纳米金探针在一定的盐离子浓度下会聚集, 能检测DNA的浓度为50～500 μmol/L. 此外莫志宏等[12]、Franco等[13]也通过纳米金凝聚变色效应原理, 采用比色法检测目标靶DNA的存在, 但检测灵敏度不高. Mo等[14]通过靶DNA置换出结合到纳米金长探针上的荧光短探针, 使淬灭的荧光发光从而验证被测DNA的存在, 其检测灵敏度得到提高为50 pmol/L. 电化学DNA探针的检测方法是目前比较流行的一种生物检测方法, 但需特定电化学仪器对信号进行检测[15～17]. 如运用TBR标记的纳米金探针结合靶DNA, 通过直接检测TBR电化学发光来确定靶DNA的存在. 这种方法可直接检测未经提纯的生物样本, 简单, 可检测最低浓度为1 fmol/L的核酸[18]. 此外Lin等[19]运用磷酸镉修饰的纳米金探针与核酸突变位点完全互补结合, 通过电化学溶出分析镉含量来确定被测突变核酸的量, 可检测21.5 amol/L的突变核酸.虽然上述方法都对纳米金用于DNA生物检测进行了一定的研究, 但仅仅局限于实验室的研究, 目前在临床诊断中尚未能应用. 本文介绍一种新的基因芯片结合纳米金探针检测DNA的方法, 即在纳米金表面按照一定的比例, 同时标记与靶DNA互补的检测DNA探针和带有荧光的信号探针构成纳米金探针, 利用荧光纳米金探针的信号放大作用, 获得较高的检测灵敏度, 并利用此方法检测P53基因. P53是一种抑癌基因, 它的缺失、突变或失活与多种肿瘤的发生有关, 据统计, 50%的肺癌患者体内发生p53基因突变[20]. P53基因是肺癌中突变率最高的基因, 并在肺癌发生早期及癌前病变就发生突变[20], 因此P53基因突变的检测对肺癌早期诊断有重要的指导意义.1 材料与方法1.1 试剂与仪器1.1.1 试剂纳米金溶液、基因芯片由本实验室自行制备; 杂交缓冲液, 购自罗氏公司; 鱼精DNA, 吐温20 (Tween 20), 牛血清蛋白(BSA), 聚乙二醇(PEG8000)购自Sigma公司; 胶体金重悬液(0.1 mol/L PB, 蔗糖); 0.1 mol/L 磷酸缓冲液(PB) (pH 7.2 0.2 mol/L Na2HPO4, 0.2 mol/L NaH2PO4);0.1 mol/L 磷酸缓冲生理盐水(PBS); 0.1 mol/L NaCl; 0.2×洗液(SSC: 0.1%十二烷基磺酸钠(SDS), 0.03 mol/L NaCl, 0.3 mmol/L C6H5Na3O7•2H2O); 银染液; NaNO3洗液.如表1所示, 所需探针序列均由TakaRa公司合成.表1 核酸探针序列表Table 1 DNA sequences名称探针序列靶DNA P53DNA 5'-gTggCTCCTgACCTggAgTCTTCCA(T)16ATgggCCTCCggTTCATgCC-3' 芯片表面的捕捉探针NH2-P531 5'-(NH2)-(T)16-ggCATgAACCggAggCCCAT-3'纳米金上的检测探针SH-P532 5'-TggAAgACTCCAggTCAggAgCCAC(T)10-(SH)-3'纳米金上的信号探针Cy5-BP1-SH 5'-(SH)-(CH2)6-(T)10AgCTACgAgTTgAgAATCCTgAATgCgACg(T)10(CY5)-3'2146化学学报V ol. 67, 20091.1.2 主要仪器芯片点样仪(型号为Prosys 5510A)、芯片扫描仪(型号为Gene Pix 4000 B), 紫外-可见光光谱仪(型号为J∧S.C.O V-670 spectrophtometer)等.1.2 芯片制备芯片点样仪将NH2-P531探针修饰于芯片(表面醛基化)表面, 点直径100 μm, 点间距500 μm, 点样量为0.7 nL, DNA探针浓度为75 μmol/L.1.3 纳米金探针制备1.3.1 纳米金颗粒的制备配制1 mmol/L的HAuCl4, 38.8 mmol/L柠檬酸三钠溶液. 按预先设计的反应条件量取250 mL HAuCl4加热并搅拌10 min, 快速加入柠檬酸三钠溶液, 颜色由浅黄迅速变为深红时, 再持续搅拌15 min, 待溶液冷却至室温, 用硝酸纤维薄膜过滤器过滤, 即可得到纳米金溶液.1.3.2 纳米金探针标记纳米金颗粒表面标记有两种巯基修饰的DNA探针: 一种是带有Cy5荧光分子的信号探针BP1, 起信号放大作用; 第二种是能与靶DNA另一部分互补的检测探针P532.纳米金探针的标记方法: 取浓度为10 nmol/L的10 nm纳米金溶液1 mL, 9000 r/min离心50 min, 去上清, 100 μL无菌去离子水重悬; 加入体积比为1∶5, 浓度均为100 μmol/L的两种DNA探针共5 μL, 使总探针的终浓度为5 μmol/L, 室温放置16 h以上; 分3次逐渐加入1 mol/L NaCl, 0.1 mol/L PB (pH 7.2)至终浓度分别为0.1 mol/L, 10 mmol/L, 充分混匀, 室温放置48 h以上; 用0.01 mol/L PB (0.1 mol/L NaCl)溶液9000 r/min离心50 min洗2次, 胶体金重悬液洗1次, 去上清, 再加100 μL 的胶体金重悬液, 4 ℃储存备用. 用紫外-可见光光谱仪测其吸光光谱及OD值; 用透射电镜扫描DNA探针标记前后的纳米金.1.4 芯片杂交检测过程: 3 μL待测DNA与16 μL杂交液混匀, 均匀滴于芯片上, 48 ℃杂交1 h, 0.2×SSC洗液清洗芯片1 min, 晾干待用. 3 μL纳米金探针溶液与16 μL杂交液(1%鱼精DNA, 0.05% Tween)混匀, 室温封闭30 min. 封闭后的纳米金溶液均匀滴于晾干芯片的点阵区, 48 ℃杂交, 1 h. 0.2×SSC洗液, 避光清洗芯片1 min, 晾干. 芯片扫描仪扫检测荧光信号(图1).2 结果与分析讨论2.1 纳米金探针制备及表征结果分析如TEM图2a, 图2b所示, 未标记DNA探针的纳图1 纳米金探针标记过程和DNA检测过程示意图Figure 1 Schematic of preparation of AuNP probes and hy-bridization procedure米金颗粒周围界面清晰, 而标记后的纳米金颗粒周围存在一圈灰黑色的“晕”环, 表明DNA探针已标记到纳米金颗粒表面, 并且由图可见DNA探针的标记并未使纳米金颗粒聚集, 其仍稳定存在, 分散性好. 纳米金随粒径的增大, 对应吸收峰的峰位呈现向长波段红移的趋势[21,22]. 从图2c光谱扫描图可以看出, 标记了DNA探针的纳米金最大吸收峰的波长后移了4.0 nm(标记前后最大吸收峰波长分别是520和524 nm). 波峰的移动说明DNA分子标记到纳米金颗粒的表面, 使纳米金粒子尺寸和形状有所改变[21], 从而改变了纳米金颗粒的光谱特征.图2 标记DNA探针前后的纳米金TEM图和紫外-可见光光谱扫描图Figure 2 Scanning results of AuNP probes with TEM and UV-Vis spectrum(a), (b) represents the TEM figure of AuNPs before and after modified by DNA probes, respectively; (c) represents it's UV-Vis spectrum2.2 核酸检测结果与分析基因芯片常用的荧光探针检测法: 即直接用带有荧No. 18包 华等：基于纳米金探针和基因芯片的DNA 检测新方法2147光分子Cy5的信号探针同芯片上的捕捉探针杂交并检测相应的荧光信号. 荧光探针直接检测核酸方法(图3a)检测核酸分子的最低浓度为1 nmol/L, 结果见图4.图3 基于基因芯片的三种不同检测方法的比较示意图 Figure 3 Schematic of different DNA detection methods based on the gene chip(a), (b), (c) represents fluorescent DNA probes; fluorescent gold nanoparticleprobes; gold nanoparticle probes and silver staining, respectively图4 荧光探针直接检测不同浓度靶核酸的芯片扫描结果图 Figure 4 Results of detected DNA with fluorescent DNA probes(a) 10－8mol/L; (b) 10－9mol/L; (c) 0 mol/L本文中采用荧光纳米金探针结合基因芯片的检测方法(图3b), 所用纳米金探针上检测探针与信号探针比例为1∶5, 可以检测最低浓度为1 pmol/L 的靶核酸分子, 检测信号好, 点阵清晰, 且随靶DNA 分子浓度降低, 信号结果呈现减弱趋势变化, 差异较明显(图5).图5 荧光纳米金探针检测不同浓度核酸的芯片扫描结果图 Figure 5 Results of detected DNA with fluorescent gold nanoparticle probes(a) 10－8 mol/L; (b) 10－9 mol/L; (c) 10－10mol/L; (d) 10－11mol/L; (e) 10－12mol/L; (f) 0 mol/L目前, 基于纳米金探针结合基因芯片银染的检测方法已有报道[23,24]. 通过将待测DNA 分子与纳米金探针置于芯片上杂交, 杂交后清洗芯片并晾干, 而后银染并检测银染信号来判断靶DNA 的存在. 用图5荧光检测后的基因芯片进行银染, 以比较荧光检测法与银染检测法的灵敏度, 如图3c 所示, 纳米金探针-银染方法虽然通过银染得到可目视化结果, 无需仪器测量, 但其检测过程对纳米金探针和待检测核酸的要求量都很高, 其检测灵敏度为浓度0.1 nmol/L 的核酸分子(图6).图 6 纳米金探针-银染方法检测不同浓度靶核酸的芯片扫描结果图Figure 6 Results of detected DNA with gold nanoparticle probes and silver staining(a) 10－8 mol/L; (b) 10－9 mol/L; (c) 10－10mol/L; (d) 10－11mol/L; (e) 10－12mol/L; (f) 0 mol/L上述结果比较可知, 基于纳米金探针芯片银染方法和荧光探针直接检测方法的灵敏度(检测靶核酸的最低浓度分别为0.1, 1 nmol/L)均低于本文荧光纳米金探针结合基因芯片检测方法的灵敏度(检测靶核酸的最低浓度为1 pmol/L). 由此可见, 本文方法在检测过程中运用荧光标记的纳米金探针使检测信号得到放大, 核酸检测具有更高的灵敏度.纳米金颗粒表面按照一定比例标记有检测探针和荧光信号探针, 两种DNA 探针具有不同作用: 检测探针与已结合到芯片表面的靶核酸结合, 同时将纳米金(带有荧光信号探针)也结合于芯片表面; 检测过程中检测信号探针上的荧光信号. 当纳米金表面检测探针和信号探针比例为1∶5时, 芯片表面结合一个检测探针, 同时可结合至少5个信号探针, 因而荧光纳米金探针对检测起到信号放大作用. 由此可知, 结合于芯片表面(靶核酸)的检测探针量越多, 荧光信号探针量将越多, 被检测到的信号会越强, 核酸检测的灵敏度越高.目前, 纳米金颗粒表面检测探针和荧光信号探针的比例较小(1∶5), 即标记的荧光信号探针数量相对较少, 检测到荧光信号探针的量较少, 但仍可检测低至 1 pmol/L 的靶核酸, 检测灵敏度高于直接运用荧光探针检测(可检测浓度为1 nmol/L 的靶核酸), 说明纳米金颗粒表面该比例探针的确对检测起到信号放大作用. 因此,2148化学学报V ol. 67, 2009在纳米金探针制备过程中, 将纳米金表面检测探针和荧光信号探针的标记比例提高到1∶30, 1∶60或1∶100等, 即增大荧光信号探针在纳米金表面所占比例, 该荧光纳米金探针的信号放大作用会增强, 运用此纳米金探针进行核酸检测的灵敏度将会得到进一步提高. 但是, 随纳米金颗粒表面荧光信号探针量的增加, 与靶DNA 互补配对的检测探针量将减少, 加之受空间位阻的影响, 杂交效率会降低[7], 因此需要对杂交条件、纳米金探针的标记等方面进一步优化, 可得到较高的检测灵敏度.综上所述, 本文所提出的运用荧光纳米金探针结合基因芯片的核酸检测新方法有如下优点: 节约核酸探针的用量, 影响因素少, 杂交反应的非特异性小; 用荧光分子标记的信号探针检测信号, 相对银染检测信号, 操作简单, 灵敏度更高; 以纳米金为载体, 通过标记一定比例的检测探针和荧光信号探针构成荧光纳米金探针, 不仅有利于杂交反应, 而且对检测起信号放大作用. 因此, 本文阐述的DNA检测方法将具有更广阔的应用前景.3 结论本文提出的纳米金结合基因芯片的新方法, 是根据纳米材料的特性, 在运用纳米材料的基础上, 将纳米技术和基因芯片技术结合而建立起来的一种新的核酸检测方法. 通过检测实验, 初步确定当纳米金的检测探针和信号探针比例为1∶5时, 该方法的检测灵敏度为 1 pmol/L(靶核酸浓度), 通过改进纳米金探针的标记和优化杂交条件, 可以进一步提高核酸检测的灵敏度, 这种检测方法在核酸检测中将有较高的应用价值.References1 Yang, H.-W.; Liu, J.-L.; Yang, Y.; Chen, J.-S.; Jin, Q.-W.;Yang, N.-W. 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纳米金标记法在DNA检测及基因芯片技术中的应用
中国药科大学学报Journal of China Pharmaceutical University2003,34(2):184~189#综述#纳米金标记法在DNA检测及基因芯片技术中的应用谷宇,何农跃*(东南大学国家教委分子与生物分子电子学重点研究实验室,南京210096)=摘要>近年来DNA介导的纳米金颗粒的组装研究受到广泛重视,烷巯基修饰的寡核苷酸可与纳米金共价结合,形成的探针可与目的多核苷酸序列杂交,纳米金颗粒被可逆组装成超分子结构,聚集过程伴有红色到蓝色的颜色变化,由此衍生出比色法检测特定DNA序列的新方法。
该方法具有极高的选择性和较好的灵敏度,与银染法结合更提高了检测的灵敏度,可用于斑点杂交、芯片检测等领域。
本文对该方法的原理、操作过程及研究进展作一简要介绍。
=关键词>纳米金;比色法;银染;DNA检测=中图分类号>Q81=文献标识码>A=文章编号>1000-5048(2003)02-0184-061引言随着人类基因组测序工作的初步完成,基因物质的杂交、错配检测等,因其在病理学、药理学、免疫学、遗传学、分子生物学等方面的广泛应用,已受到了各国科学家的普遍重视。
已开发的主要技术包括等离子共振(SPR)、聚合酶链式反应(PC R)、荧光和电化学分析等,并发展了DNA芯片和核酸生物传感器技术[1]。
以往的方法大多是建立在标记有放射性、荧光和化学发光物质等报告基团的探针与靶序列杂交的基础上。
放射性标记法有放射性活性探针的处理问题和贮藏寿命短的问题,因此,放射性原子被越来越多的非放射性基团替代并通过比色、荧光或化学发光的方法进行检测[2]。
这些方法各有其优缺点,目前还没有一个普遍接受的最好的方法。
基于荧光标记的检测体系近年来在DNA芯片中的重要作用已经获得认同,并且在基因差异表达、基因突变、基因多态性研究和基因诊断等领域得到了应用,但其寡核苷酸阵列的制作以及后续的杂交检测都有较高的仪器设备要求,荧光标记物也比较昂贵。
《DNA功能化纳米探针的设计及在miRNA检测中的应用》范文
《DNA功能化纳米探针的设计及在miRNA检测中的应用》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，DNA功能化纳米探针因其独特的生物相容性和高灵敏度在生物医学领域得到了广泛应用。
特别是在miRNA（微小RNA）检测方面，DNA功能化纳米探针的研发和应用更是推动了精准医疗和疾病早期诊断的进步。
本文将重点介绍DNA功能化纳米探针的设计原理及其在miRNA检测中的应用。
二、DNA功能化纳米探针的设计原理1. 纳米材料选择DNA功能化纳米探针通常以纳米材料为载体，如金纳米粒子、量子点、碳纳米管等。
这些材料具有优异的物理化学性质和生物相容性，可有效提高探针的灵敏度和稳定性。
2. DNA分子修饰在纳米材料表面修饰DNA分子是设计DNA功能化纳米探针的关键步骤。
通过化学或生物方法将DNA分子固定在纳米材料表面，形成稳定的结合体系。
修饰的DNA分子需具备高度特异性，以实现靶标miRNA的精确识别。
3. 探针结构设计DNA功能化纳米探针的结构设计需考虑其与靶标miRNA的结合能力、信号放大机制以及生物相容性等因素。
常见的结构设计包括发夹结构、链置换扩增结构等，这些结构能够在识别miRNA后引发信号放大，提高检测灵敏度。
三、DNA功能化纳米探针在miRNA检测中的应用1. 疾病诊断miRNA在多种疾病的发生、发展过程中发挥重要作用，因此其表达水平的检测对于疾病的早期诊断具有重要意义。
通过设计针对特定miRNA的DNA功能化纳米探针，可实现高灵敏度和高特异性的miRNA检测，为疾病的早期诊断提供有力支持。
2. 药物研发在药物研发过程中，需要对药物的作用机制进行深入研究。
DNA功能化纳米探针可用于监测药物对miRNA表达水平的影响，从而评估药物的治疗效果和副作用。
这有助于加速药物研发进程，提高药物研发效率。
3. 生物标志物研究miRNA可作为生物标志物，用于评估疾病的预后和复发风险。
DNA功能化纳米探针的高灵敏度和高特异性使其成为研究miRNA生物标志物的有力工具。
3.8 基于金纳米颗粒的荧光核酸探针用于细胞内传感分析
基于金纳米颗粒的荧光核酸探针用于细胞内传感分析DNA本是生命体中的重要物质之一，它在各种生命活动中起着重要的作用。
近年来，由于DNA分子具有独特的碱基配对特性、容易体外合成且保持性质稳定、设计灵活等优势，借助于现代化学技术，科学家们开始将DNA引入到各种检测方法的设计中来。
随着研究的发展，一系列基于DNA的检测方法被相继报道：如比色法，电化学检测法和荧光检测法等，并已经逐步在生物分析、环境监测、药物筛选、疾病诊断与治疗等领域得到广泛应用。
在这些分析技术中，荧光分析因其检测快速、操作简单、灵敏度高等优点，常被科学家们用作检测手段。
同时，DNA能够很容易地修饰上荧光基团，且荧光信号稳定，因此科学家们研制出了许多类型的DNA荧光探针，如TaqMan探针、阴阳探针、分子信标等。
DNA荧光探针通常是在DNA上分别标记荧光基团和淬灭基团，在没有目标物存在时，荧光基团与淬灭基团互相靠近，荧光被淬灭，当有目标物存在时，荧光基团远离淬灭基团，荧光得以恢复。
而金颗粒具有很好的荧光淬灭特性，因此它能替代淬灭基团使用，同时金纳米颗粒的比表面积大、表面功能化易于控制，使得巯基化的DNA很容易的通过Au-S键修饰到金颗粒上。
因此，利用DNA和金纳米颗粒可以构建各种具有特定功能的荧光探针。
基于金纳米颗粒的荧光核酸探针在体外已经被广泛应用于离子、蛋白质、核酸等的检测中。
同时，金纳米颗粒的直径在1-100 nm之间，是一种理想的介导材料，可以实现探针的细胞内输送。
因此，基于金纳米颗粒的荧光核酸探针可以进入生物组织内部，探测各种生物分子的生理功能，在分子水平上揭示生命奥秘。
1 基于金纳米颗粒的荧光核酸探针用于细胞内传感的基础当我们要实现活细胞内目标分子检测之前，有两个重要的问题必须得到解决：第一、如何克服细胞膜的屏障，将探针输送至细胞内并保持细胞与探针的活性；第二、如何在活细胞内这样复杂的生物系统中保持探针的稳定性。
基于金纳米颗粒的荧光核酸探针在上述两个方面展现了独特的优越性，如易于进入细胞、保护DNA抗酶切、生物相容性好等，而这些优势也成为其能够被用于复杂的细胞内环境中对各种生命物质进行检测与成像的重要基础。
基于界面调控的DNA-纳米金探针在生物诊断中的应用研究
基于界面调控的DNA-纳米金探针在生物诊断中的应用研究一、引言DNA-纳米金探针是近年来生物医学领域中研究热点之一，其基于DNA分子和纳米金粒子的相互作用，通过对生物分子的检测和分析，能够辅助临床医生进行快速、高效的诊断。
在DNA-纳米金探针研究中，界面调控技术被广泛应用，通过调控探针的界面特性，实现对生物分子的高灵敏度和高特异性检测。
本文将从DNA-纳米金探针的基本原理出发，探讨界面调控技术的应用在生物诊断中的研究进展和未来发展方向。
二、DNA-纳米金探针的基本原理DNA-纳米金探针的基本结构为DNA分子包裹在纳米金粒子表面。
DNA在纳米金表面吸附后，可以通过其特异的生物学性质在生物分子中寻找并与之配对。
当目标生物分子与DNA-纳米金探针结合时，会造成纳米金颗粒表面的可见吸收峰的变化，这种变化可以被利用为靶分子的检测信号。
为了提高DNA-纳米金探针的检测灵敏度和特异性，研究者们通常会针对探针的界面进行调控，以调控纳米粒子与DNA分子之间的物理和化学相互作用。
常用的界面调控方法包括表面修饰、核酸修饰、结构设计等。
三、基于界面调控的DNA-纳米金探针在生物诊断中的研究进展1、表面修饰表面修饰是指利用化学方法在纳米粒子表面进行化学修饰的技术手段。
研究表明，通过表面修饰，可以改变纳米粒子与DNA分子之间的亲疏水性，并调控纳米粒子表面的电荷性质。
例如，植酸酶处理后，可以将纳米粒子表面上较难附着的DNA分子去除，从而提高探针与靶分子的亲和性。
此外，利用表面修饰可将多个DNA片段密集地修饰于同一纳米金粒子表面，增加接受器-配体间的相互作用，从而提高靶分子的检测灵敏度和特异性。
2、核酸修饰核酸修饰是指利用定制的核酸序列，在DNA-纳米金探针表面上进行特定的修饰。
这种修饰方法可改变探针的亲和性、稳定性和基于靶分子检测的特异性。
例如，通过适当的核酸修饰，可以减少假阳性的干扰，从而提高探针在复杂生物体系中的特异性检测。
基于金纳米微粒的化学发光特定序列DNA分析(精)
基于金纳米微粒的化学发光特定序列DNA分析医学研究表明:许多疾病如癌症和遗传病的发生都与基因的突变有关,因此对特定序列DNA的分析、检测在基因筛选、法医鉴定、遗传疾病的早期诊断和治疗等方面具有十分深远的意义。
特定序列DNA检测由于具有所需时间短、样品消耗少、分析成本低等突出优点,一直吸引着各国学者的关注,检测方法包括电化学法、分光光度法、酶法、荧光法、同位素法和化学发光法(CL)等。
各种方法各有优缺点,其中电化学法、酶法、荧光法、CL法在近几年发展迅速。
化学发光(CL)分析法不需光源,仪器设备简单、操作简便,具有极高的灵敏度,目前已成功地应用在药学、生物学、分子生物学、临床医学和环境学等诸多领域。
金纳米微粒制备过程简单,价格便宜,制备的纳米微粒标记物性质稳定,生物活性损失小,是一种理想的标记分子。
因此,本论文以金纳米微粒为标记物,采用CL分析法,发展了一种具有创新意义的基于金纳米微粒的CL特定序列DNA 分析法,整个论文由以下三个部分构成:(1)绪论:介绍了特定序列DNA检测的研究进展及其意义;以不同的标记物分类,包括:金属离子标记、DNA酶标记、以及基于酶标记的DNA检测技术等。
介绍了特定序列DNA分析方法的研究进展,并列举了近年来它们在该分析领域的典型示例。
(2)基于磁性微球和金纳米微粒的特定序列DNA化学发光检测新技术:乙型病毒性肝炎作为一种世界性的疾病,已经受到公众和政府部门的高度重视。
乙肝病毒快速、有效的检测对乙肝诊断、治疗,以及控制其传染等方面具有重要的意义。
本章建立了一种基于羧基磁性微球和金纳米微粒的DNA化学发光检测新技术,首先固定捕获探针在磁性微球表面,与目标DNA杂交,再与报告序列修饰的金纳米微粒标记物杂交,随后采用鲁米诺-硝酸银体系直接检测目标DNA。
文中以含35个碱基的乙肝病毒DNA片段作为分析物,DNA检测的线性范围为0.1-100fmol(R~2=0.9819),检测限为50amol。
金纳米粒子比色法快速检测DNA
金纳米粒子比色法快速检测DNA2016-09-03 12:37来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部利用金纳米粒子比色法快速检测DNA 比色法是最早应用金纳米粒子进行分析检测的一种方法，主要在溶液相中进行。
其一般原理是，将金纳米粒子表面进行特定功能化，修饰上探针分子，使金纳米粒子在存在目标检测物时，能够发生聚集，例如，目标检测物可以结合两个或以上的修饰有探针分子的金纳米粒子，促使原先分散的金纳米粒子发生聚集，溶液颜色由此发生改变并与目标检测物的量有关，根据溶液颜色变化进行定量分析。
反之，也可以利用预先聚集的金纳米粒子，被目标分析物作用后发生定量去聚集，溶液颜色发生变化进行检测。
美国西北大学的Mirkin和Letsinger等人在1997年277卷《科学》杂志上发表了题为“基于金纳米粒子间距相关性光学性质的选择比色法检测多聚核苷酸”（Selective Colorimetric Detection of Polynucleotides Based on theDistance-Dependent Optical Properties of Gold Nanoparticles）的文章。
他们利用金纳米粒子聚集，溶液颜色改变对DNA进行了简易、快速的定量检测。
这种比色法对目标DNA具有良好的选择性，而且无需特殊仪器，甚至用肉眼即可进行定性和粗略定量分析。
他们首先合成粒径约13±2 纳米的金纳米粒子，并在纳米粒子表面分别修饰了两种探针DNA分子（DNA1、DNA2）。
这两种探针DNA分子是和目标DNA分子（DNA3）的两部分分别完全互补的。
“DNA1、DNA2－金纳米粒子”可以稳定分散在水溶液中，呈红色；当DNA3被加入到溶液中后，可以同时与一个“DNA1－金纳米粒子”和一个“DNA2－金纳米粒子”结合，使原先分散的金纳米粒子发生一定程度的聚集。
目标DNA的含量越高，则纳米粒子的聚集程度越大，溶液颜色转变越明显，根据颜色变化程度可以推得目标DNA的量。
基于双纳米金探针杂交法检测HBV DNA
（ ．中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技 术联 合国家重 点实验室 ，上海 ２ ０ ５ １ ０ ００；
２ ．郑 州 大 学 药 学 院 ， 州 ４ ０ ０ ） 郑 ５０ １
摘要
利用双纳米金探针结合基因芯片平台建立 了一种检测 乙肝病毒基 因（ Ｖ Ｄ Ａ 的新方法．根据 ＨＢ ＨＢ Ｎ ） Ｖ
优 缺点 ， 用 的仪 器设 备及试 剂 品质等 条件 不 同 ， 出 的检 测结 果也 各不相 同 ． 所 得 纳 米金粒 子 （ ｕ Ｐ ） Ａ Ｎ ｓ 由于具有 良好 的生物 相容 性 、较小 的颗粒 直径 以及较 大 的 比表 面积 等表 面 特 性 优势 ，已被用 于寡 核苷 酸的功 能化 修饰 ， 在一 系 列 的生 物 检测 领 域得 以应 用 并 ， 中纳米 金 探 其
感 染 的一种有 效 手段 ．检测 过程 及原理 如 图 １ 所示 ．
收稿 日期 ： ０ １０ ．２ ２ １－８２ ．
基金项 目：上海市科学技术委员会 纳米专项 （ 批准 号 ：１ｎ ０ ０ ８０，１５ ｎ ０ １ ０ ）和 国家 自然科 学基金 （ １ｍ ５５０ ０２ｍ ６００ 批准 号：３ ００ ９ ） １０ ７ １
从 而形成 能在 显微镜 下清 晰观测 的黑 色点 阵 ， 据 点 阵灰度 的强 弱 ， 直 观得 到 ＨＢ Ｎ 的检 测灵 根 可 ＶＤ Ａ
敏 度 ．该方 法 大大提 高 了 Ｈ Ｖ Ｄ Ａ 的检 出效率 及检 测 的灵 敏度 ， 快速 、 Ｂ Ｎ 且 简便 、 成本 低 ， 是诊 断 ＨＢ Ｖ
资助
联系人简 介 ： 毛红菊 ， ，博士 ， 女 研究员 ，主要从事生物传感器及纳米技术在重大疾病诊断治疗方面研究
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金纳米探针检测DNA序列
2016-06-21 13:34来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
金电极放大电化学检测示意图
DNA作为一种生命基本遗传物质,现在已经广泛应用于生物传感中,电化学的DNA生物传感器是尤其有发展前途的传感器. 文献报道了寡核苷酸上连接有纳米金属微粒能够提高方法本身的灵敏度和序列的选择性,纳米粒子嵌入的DNA生物传感器研究已经日益深入. 二茂铁具有特殊的夹心结构,这种结构使其具备了芳香性、氧化还原可逆性以及稳定、低毒等特性,它的氧化还原电化学活性被广泛应用于DNA传感体系中,因此,近年来二茂铁及其衍生物仍是化学家研究的热点.
电化学方法与传统方法(例如荧光、化学发光和生物素标记、放射性同位素标记)相比,具有仪器简单、价格低廉、测定快速准确和方法灵敏度高,无需复杂仪器及操作等优点,并且避免了放射性污染等弊端,无毒害作用. 有关DNA杂交的电化学测定一般基于以下条件:靶点DNA或者核苷酸上的氧化还原性标记物的电化学反应;双螺旋蛋白酶等结构上的标记物产生的电活性产物;指示剂分子如金属阳离子配合物等. 不过,基于纳米金属微粒的DNA双链结构的直接、放大的伏安检测,文献报道很少或者不够深入.
北京师范大学化学系胡劲波等人用冠以大量二茂铁的纳米金微粒/抗生蛋白链菌素结合物为标记物,将其标记于生物素修饰的寡聚核苷酸片段上,制成了具有电化学活性和纳米金放大作用的DNA电化学生物传感器. 首先采用巯基DNA和巯基烷烃混合自组装膜制备了金修饰电极,将探针DNA分子固定在了电极表面,运用杂交原则结合靶点分子在电极表面形成了双螺旋的DNA链,然后借助抗生蛋白链菌素和生物素之间的强亲和作用,引入了功能化的纳米金. 通过伏安法测定了修饰在纳米金上的二茂铁的氧化还原电流,可以识别和测定溶液中互补的靶点DNA , 172mer 靶点DNA 的浓度在0.001～10nmol/L范围内有线性关系,检测限可达0.75×10-12mol/L.。