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2 篇 溶液栅控石墨烯晶...
2 篇 信号放大技术
2 篇 g-四链体酶
1 篇 mirna-141
1 篇 石墨烯

机构

2 篇 湖北大学

作者

2 篇 戈芷琪
1 篇 王升富
1 篇 何汉平
1 篇 张修华
1 篇 曹磊

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=溶液栅控石墨烯晶体管传感器"

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排序：

溶液栅控石墨烯晶体管生物传感器用于miRNA-141的检测

溶液栅控石墨烯晶体管生物传感器用于miRNA-141的检测

引用

中国化学会第十四届全国电分析化学学术会议

作者：曹磊戈芷琪何汉平张修华王升富湖北大学化学化工学院

前列腺癌(PCa)是与癌症造成相关死亡的第三大诱因,而检测PCa的标准生物标志物前列腺特异性抗原(PSA)却对恶性前列腺疾病缺乏特异性,并且假阴性结果发生率较高。在这种情况下,包括miRNA-141,miRNA-200b和miRNA-375等在内的一系列miRNA已... 详细信息

前列腺癌(PCa)是与癌症造成相关死亡的第三大诱因,而检测PCa的标准生物标志物前列腺特异性抗原(PSA)却对恶性前列腺疾病缺乏特异性,并且假阴性结果发生率较高。在这种情况下,包括miRNA-141,miRNA-200b和miRNA-375等在内的一系列miRNA已被认为是识别PCa患者的潜在生物标记物,所以开发出对miRNA-141的灵敏检测的传感器是科研工作者的重要目标。本文构建了一种利用双重信号放大策略对miRNA-141进行高灵敏度检测的溶液栅控石墨烯晶体管传感器(Fig.1)。该传感通过在栅极的功能化实现了在栅极上进行目标物的捕获和分析检测。同时,此传感器也利用了酶切循环放大与滚环扩增放大两种放大手段进一步降低检测限,提高灵敏度。首先对于溶液中发生的酶切辅助循环放大,在存在miRNA-141的情况下,目标物会竞争预杂交成双链DNA的ST/HP-1中的ST形成miRNA-141/HP-1的杂合体释放出ST,然后T7核酸外切酶(exo)会对杂合体中的DNA进行剪切释放出目标物,参与下一轮竞争反应,从而释放出多条ST。释放出的ST的后半部分会与HP-3的前半部分进行杂交,而未杂交的HP-3的后半部分会作为引物参与栅极上的RCA信号放大。该RCA模板设计含富C序列,其滚环扩增产物与hemin培育后会在栅极表面形成G-四链体酶催化H2O2反应,导致有效栅电压的变化,进而改变沟道电流。根据此原理可研究沟道电流的变化与目标物miRNA-141浓度的相互关系,从而实现对miRNA-141的检测。

关键词： miRNA-141 溶液栅控石墨烯晶体管传感器 G-四链体酶信号放大技术

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基于G-四链体酶的石墨烯晶体管核酸生物传感器的研究

基于G-四链体酶的石墨烯晶体管核酸生物传感器的研究

引用

作者：戈芷琪湖北大学

学位级别：硕士

在疾病的早期诊断和筛查中,核酸检测作为重要的检测手段已经被科学家进行了广泛的研究。可是在疾病早期的状态下,较低的疾病标志物浓度对早期筛查是不利的。所以我们需要开发检测核酸分子的灵敏、快速和可便携式的传感器。场效应晶体管(... 详细信息

在疾病的早期诊断和筛查中,核酸检测作为重要的检测手段已经被科学家进行了广泛的研究。可是在疾病早期的状态下,较低的疾病标志物浓度对早期筛查是不利的。所以我们需要开发检测核酸分子的灵敏、快速和可便携式的传感器。场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)传感器作为新兴的热门方向之一,在众多分析检测中展现出了优异的性能,例如核酸,癌细胞,蛋白质,葡萄糖等等。基于晶体管原理,这类传感器不仅是传感器,而且是一种放大器。在此基础上衍生出的液栅石墨烯晶体管(SGGT)传感器不仅可以达到晶体管本身的灵敏度,而且具有可以实现小型化,便于携带等优势,更适合于生物物质的分析检测,可以作为潜在的床旁检测设备。目前溶液栅控晶体管传感主要都是通过分析物与沟道的作用来进行检测,由于沟道修饰比较复杂,使得器件的稳定性不好。所以液栅晶体管传感也是可以通过功能化栅电极来进行研究的,但是很少有人注意到这个问题。而且栅电极微小的变化便能被晶体管输出较好的电参数信号,并具备较高的信噪比。因而栅电极的功能化更有助于提高传感器的灵敏度,同时减少沟道的修饰,使器件本身更加简单,提高信号稳定性。同时由于石墨烯晶体管的优异性能,本论文开展了以疾病的核酸标志物为目标物,通过栅极捕获目标物的液栅石墨烯晶体管生物传感研究,该研究主要分为两部分:(1)本章设计并组装了一种基于G-四链体酶的SGGT传感器对GAA三核苷酸重复(TNR)序列的检测。首先将聚苯胺以及壳聚糖和链霉亲和素的混合溶液依次固定在栅电极表面,接着进行捕获-DNA的固定。当存在GAA TNR时,目标物的前半部分可以与捕获-DNA杂交,后半部分可以与G-四链体杂交,最后与血红素培育后,在栅极表面形成G-四链体酶。该G-四链体酶可以催化HO的氧化还原反应,根据沟道电流所响应的程度可以对GAA TNR进行定量分析。研究也表明SGGT的电流响应比传统电化学响应要高400倍,同时在浓度范围为100 f M-100 n M之间时,响应电流变化高达50μA,检测限低至32.25 f M,沟道电流的响应与目标物的浓度之间也存在良好的线性关系:ΔI=8.59 lgc+9.37(R=0.9918)。并且在血清加标实验中,回收率在91.00%-102.5%。这些研究都说明该传感器具有高灵敏度、高选择性、稳定性好,重现性高以及抗干扰能力强等优点。展现了SGGT是制造高度敏感和简单的生物传感器的优势平台,为开发神经退行性疾病的早期诊断提供了一种可行性方法。(2)本章构建了基于双重信号放大的手段来对miRNA-141进行灵敏检测的SGGT传感器。在此我们利用了酶切辅助循环放大和滚环扩增(RCA)放大两种手段来对miRNA-141进行检测。首先在溶液中进行酶切辅助循环放大,在存在miRNA-141的情况下,目标物会竞争预杂交成双链DNA的ST/HP-1中的ST形成miRNA-141/HP-1的杂合体释放出ST,然后T7核酸外切酶(exo)会对杂合体中的DNA进行剪切释放出目标物并参与下一个竞争反应,从而释放出多条ST。释放出的ST的后半部分会与HP-3的前半部分进行杂交,而未杂交的HP-3的后半部分会作为引物参与栅极上的RCA信号放大,该RCA模板设计有富C序列,其产物与hemin培育后会在栅极表面形成为G-四链体酶催化HO反应。发生在栅极上的反应会改变有效改变栅电压,从而引起较大的沟道电流变化。研究结果表明对miRNA的检测线性范围为25 f M至25 n M,在该浓度范围内,沟道电流变化高达90μA,这说明该器件具有极高的灵敏度和低检测限。该溶液栅晶体管生物传感的研究为miRNA等低浓度分析物的检测提供了一种可行性技术平台,在作为前列腺癌的床旁检测工具中有一定的潜力。

关键词：溶液栅控石墨烯晶体管传感器 G-四链体酶石墨烯信号放大技术

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