功能化核酸適配子傳感器的研究進展_王昆重點

1、檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝殝殝殝評述與進展DOI : 10. 3724/SP. J. 1096. 2014. 30549功能化核酸適配子傳感器的研究 進展王昆1, 3陶占輝2徐蕾*1劉亞青*31 (長春理工大學化學與環(huán)境工程學院， 長春130022)2 (吉林省石油化工設(shè)計研究院，長春 130021)3 (中國科學院長春 應(yīng)用化學研究所電分析化學國家重點實驗室，長春130022)摘要適配子生物傳感器由于其檢測靈敏度高、選擇性好并具有良好的穩(wěn)定性和廣泛的適用范圍等一系列 優(yōu)點在近年來得到了迅速發(fā)展，極大地促進了生物傳感器的快速發(fā)展。本文主要針 對利用3種檢測方法即電化學、熒光和比色法

2、發(fā)展的適配子傳感器的研究進展進行 綜述，并對適配子傳感器的發(fā)展進行了展望。關(guān)鍵詞適配子；生物傳感器；熒光； 電化學；比色；綜述 2013-06-06收稿；2013-09-02接受本文系國家自然科學基金項目(No. 21190040)、中國博士后科學基金面上 資助項目(No. 2012M510857)和吉林省科技發(fā)展計劃項目(No. 20120346)資 助*E-mail : xul646163. com ； yaqingliuciac. ac. cn1引言生物傳感器是利用生物物質(zhì)作為識別元件，將生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成可定量的物 理信號，從而在分子水平實現(xiàn)對生命物質(zhì)和化學物質(zhì)檢測和監(jiān)測的分析儀。1962

3、年，Clark和Lyons提出用含酶的膜將尿素或葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，采用pH計或氧電極進行檢測1。1967年，Updike和Hick將葡萄糖氧化酶固化在聚丙烯酰胺膠體中，再將此 膠體膜固定在隔膜氧電極上，制成了第一支葡萄糖傳感器2。這是生物分析領(lǐng)域重要的里程碑，標志著生物傳感器的誕生生物傳感器包括生物識別元件和換能器。傳感器的工作原理可以簡述為生物識 別元件識別待測元素，由換能器將生物化學反應(yīng)中產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)化為可檢測或可處 理的化學或物理信號。如圖1所示，傳感圖1生物傳感器的示意圖3Fig. Illlustration of the preparation of biosensor 3器中生物識

4、別元件決定了其特 異性，而識別元件的親和性和換能器的選擇決定了其響應(yīng)速度和靈敏度。早期生物傳感器所用的識別元素多為抗體，有很好的特異性和靈敏度，但也有一定的不足：抗體體積較大，只能在生理環(huán) 境下穩(wěn)定，且通常需要在動物體內(nèi)或者細胞環(huán)境下獲得，極大的限制了生物傳感器的發(fā)展。直到1996年，Davis等4利用熒光標記的核酸適配子制備了第一個核酸適配子生物傳感器，標志著生物傳感器進入了一個新的時代。核酸適配子(Aptamer，簡稱適配子)又稱為核酸適體5，6，通常是由15 80個堿基組成的寡聚DNA或R NA分子，可利用指數(shù)富集配體系統(tǒng)進化法(Systematic evolution of ligan

5、ds by exponential enrichment, SELEX ) 篩選獲得。 其基本原理是由一個龐大的隨機單鏈寡核苷酸庫為待篩選全集，目標分子將與呈特異親合性的寡核苷酸片段結(jié)合,在洗脫掉沒有高親和力結(jié)合的寡核苷酸后，剩余的即有可能成為核酸適配體的 片段。將得到的片段進行 PCR( Polymerase chain reaction)擴增后再繼續(xù)之前的 篩選循環(huán)，直到篩選到親和力最高且最短的有效片段，從而獲得對目標分子具有高 親合性、高特異性的配體 一核酸適配體7, 8。與抗體相比，適配子作為識別元 素表現(xiàn)出諸多優(yōu)點，具有合成重復(fù)性好、成本低、穩(wěn)定性好及可第42卷2014年 2 月分析

6、化學(FENXI HUAXUE )評述與進展 Chinese Journal of Analytical Chemistry第 2 期 298 304逆變性等特點，存儲運輸方便，可通過自動化的固相合成進行大規(guī)模制備。適 配子易于功能化修飾，其靶標分子范圍廣，且能夠高特異性識別靶標分子并形成獨 特的空間結(jié)構(gòu)，從而引起檢測信號的改變，可滿足作為分子識別元件的要求。基于上述優(yōu)點，適配子作為識別元素已被廣泛地與熒光、比色、電化學等換能 器結(jié)合，發(fā)展出一系列新型生物傳感器。本文將圍繞熒光、比色和電化學適配子傳 感器介紹其近期的研究進展。2熒光適配子傳感器熒光基團可以通過非共價作用、靜電作用、疏水作用、鑲

7、嵌、共價作用等對適 配子進行功能化修飾，基于熒光基團的特性，如消光系數(shù)、量子產(chǎn)率、熒光壽命、 波長、各向異性和能量轉(zhuǎn)移等，發(fā)展出了多種熒光適配子傳感器。通過共價作用與適配子結(jié)合制備的熒光適配子傳感器有多種。 Yamamoto等 9將適配子分為兩個獨立的部分，如圖 2所示。適配子中一部分能形成發(fā)夾結(jié) 構(gòu)，其兩端共價結(jié)合上熒光基團和淬滅劑，由于熒光基團和淬火劑離得很近,產(chǎn)生了熒光共振能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，發(fā)生熒光淬滅。當加入靶分子HIVTat蛋白質(zhì)后，發(fā)夾結(jié)構(gòu)被破壞，并與另一條 DNA雜化形成雙鏈，導(dǎo)致熒光基團遠離淬滅 劑，從而產(chǎn)生較強的熒光信號。利用此原理成功地檢測了HIVTat蛋白質(zhì)9。相似地，Sto

8、janovic等10也將適配子分為兩部分，檢測可卡因。適配子分為兩部分后，對靶分子的親和力會下降，并且不 是對所有的適配子都適用，所以 Nutiu等11制備了一種不將適配子分割成兩部 分的熒光生物傳感器（圖3）。與適配子相聯(lián)的DNA片段可與標記有熒光基團的 鏈互補，而與適配子互補的單鏈上被標記上了熒光淬滅劑。由于熒光基團與淬滅物質(zhì)離得很近，熒光信號很低。當加入靶分子后適配子與靶分子結(jié)合，與適配子互補的DNA脫落，這時熒光信號增強?；诖嗽?，Nutiu等11成功檢測了 ATP與凝血酶0All rights71994-2014CTima Academy Joumal Ekctnmic hibli

9、shing Hdum.reserved, hnpWwww+nki-幗 I、丨/AU rights91W-2OMChini AcaJemk JcurnAl ElectronicPvblbliing merv 皿hnpAvuw.ciiki.ttetxf 7檢測HIVTat蛋白質(zhì)的熒光適配子傳感器9 Fig. 2Fluorescent biosensor for human immunodeficiency virus Tat (HIVTat ) protein detection 9圖3檢測ATP和凝血酶的熒光適配子傳感器11 Fig. 3Fluorescentbiose nsor for ade

10、 nosine triphosphate(ATP ) and thrombin detection 11利用共價作用將熒光基團標記在適配子 上制備適配子傳感器的方法還有很多，Zhang等12將富含T堿基的適配子標記上熒光基團，在沒有靶分子 Hg 2+ 時，適配子將環(huán)繞在單壁碳納米管上，使得熒光信號很低。當加入Hg 2+后，富含T堿基的適配子由于形成T-Hg 2+-T結(jié)構(gòu)從單壁碳納米管上脫離下來，使得熒光基團遠離碳納米管，熒光信號增強，以此檢測Hg 2+。Wu等13在上轉(zhuǎn)換材料表面修飾上OTA(Ochratoxin A )和FB 1 ( Fumonisin B 1)的適配子，在無靶分子的情況下，

11、 由于適配子和石墨烯之間強烈的n n作用修飾有適配子的上轉(zhuǎn)化材料被吸附在石墨烯表面，上轉(zhuǎn)換材料的熒光被石墨烯完全淬滅。當加入靶分子后，適配子與靶分子 結(jié)合從石墨烯表面脫離，熒光信號增強，從而實現(xiàn)對OTA與FB 1的檢測，檢出限分別為0. 05和0.1 ng /mL 13。Li等14利用量子點CdSe /ZnS作為熒光基團，石墨烯作為淬滅物質(zhì)，成功檢測了 Pb 2+。Chen等15利用n n作用將修飾有不同熒光染 料的3條DNA鏈吸附在多壁碳納米管上，當不存在靶分子時，染料的熒光被多壁 碳納米管完全淬滅；加入靶分子后，修飾有染料的DNA鏈從多壁碳納米管上脫落，產(chǎn)生熒光信號，實現(xiàn)了多元檢測。由于對

12、DNA進行標記不僅費時，而且必然會增加成本，并且在適配子上標記 熒光探針有可能影響適配子對目標分子的識別能力，從而影響檢測效果。而免標記 檢測方法則避免了這些不足。在免標記的方法中，熒光分子不是以共價作用與適配子結(jié)合在一起的，而是通 過非共價作用、靜電作用、疏水作用、嵌入等與適配子結(jié)合。免標記方法中所用的 熒光分子在結(jié)合到某些特定DNA結(jié)構(gòu)時，其熒光強度會得到顯著增強。利用該原理制備了系列適配子生物傳感器。R en 等16制備了檢測DNA的適配子傳感器。他們利用 Tetrakis (diisopropylguanidino )-zinc-phthalocyanine (Zn-DIGP )和 N

13、 -methyl-mesoporphyrin IX (NMM )作 為熒光探針。在這種方法中，兩條單獨的DNA鏈形成的四極子可以結(jié)合熒光探針。這兩條單獨的DNA鏈的末端可以與靶分子互補。當加入靶分子后，由于環(huán)境 改變探針的熒光強度就會發(fā)生明顯變化。Zn-DIGP為探針時熒光強度降低，與之相反，NMM的熒光強度則增強。它們作 為熒光探針時的檢出限分別為 3. 2和5. 4nmol /L。Elbaz等17將含有可以識 別Pb 2+和L -組氨酸的DNA酶的序列兩端與類辣根過氧化物酶序列相互連接。當靶分子存在時，類 辣根過氧化物酶序列將會被釋放，進而催化H 2O 2氧化ABTS 2!反應(yīng)，成功實現(xiàn)了

14、基于信號放大高靈 敏檢測Pb 2+和 L -組氨酸。Li等18利用Pb 2+驅(qū)動DNA的分子裝置，實現(xiàn)了對Pb 2+的高靈敏檢測。Pb 2+可以很好地穩(wěn)定DNA(T30695)的四極子結(jié)構(gòu)，當Pb 2+存在時，T30695和其互補鏈就會解旋，由T30695形成的四極子與熒光Pb探針ZnPPIX結(jié)合，可極大地增強其熒光強度，從而實現(xiàn)高靈敏度檢測2+，檢出限為20nmol/L。加入Pb 2+的強效絡(luò)合劑 DOTA ( 1，4，7， 10-Tetraazacyclododecane-1 4， 7， 10-tetraacetic acid)則可以實現(xiàn)傳感器的循環(huán)使用。Zhou等19利用了另外一種熒光探

15、針 H 2DCFDA (2，7-dichlorodihydrofluorescein diacetate)和兩種核酸酶根據(jù)不同機理設(shè)計了兩種 適配子傳感器，成功檢測了 DNA的互補鏈。眾所周知，核酸外切酶對DNA二級結(jié)構(gòu)沒有活性。利用該性質(zhì)，Zheng等20提出了一種可 以檢測小分子、蛋白質(zhì)和無機離子的機理。并成功檢測了可卡因、凝血酶和K +。免標記熒光適配子傳感器具有省時、成本低、簡單等優(yōu)點，但 是免標記熒光傳感器也有一定的不足，比如熒光信號容易受到復(fù)雜環(huán)境的影響等， 這還需要進一步深入研究。3電化學適配子傳感器電化學適配子傳感器是將適配子作為分子識別元素固定在電極上，根據(jù)適配子 與靶分子結(jié)

16、合前后信號探針電化學信號的變化來進行檢測的生物傳感器。電化學適 配子傳感發(fā)展地非常迅速，表現(xiàn)出很多優(yōu)點，比如電化學信號靈敏、消耗低、檢測方法多樣。Fan等21利用電極表面的適配子與靶分子作用后構(gòu)象的變化，制備了一種簡單的傳感器。其傳感性能依賴于適配子末端標記 的信號探針與電極表面的距離變化，引起電化學信號的變化。在與靶分子作用后， 由于DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)使得信號探針遠離電極表面，電流信號相應(yīng)降低，從而實現(xiàn)對靶分子的檢測。這種方法是基于信號 降低(Signal-off )進行檢測的，檢測結(jié)果容易產(chǎn)生 假陽性”且其檢測信號由高到低，背 景信號較強，對檢測靈敏度有一定的影響。他們還發(fā)展了一種基于信號增

17、強(Sig nal-on )的方法，實現(xiàn)了對 ATP的高靈敏度檢測。他們在 ATP適配子末端標記 Fc (Ferrocene)為信號探針，初始狀態(tài)下，ATP適配子與其互補鏈形成雙鏈結(jié) 構(gòu)，信號探針遠離電極表面(圖4)。與ATP作用后，適配子會形成特定的結(jié)構(gòu)，其互補 鏈釋放到溶液中，信號探針則靠近電極表面使得信號增強。這種方法避免了信號降 低類傳感器的一些弊端，但是由于在適配子上標記有信號探針，有可能會對適配子的識別特性有所影響22。Xiao等23利用構(gòu)象變化實現(xiàn)了對凝血酶的檢測。在凝血酶的互補鏈末端標記上信號探針，初始狀態(tài)下，由于DNA雙鏈結(jié)構(gòu)的剛性，信號探針遠離電極表面，電化學信號較低。當凝

18、血酶存在時適配子 與凝血酶作用形成四極子結(jié)構(gòu)將互補鏈釋放出來，探針就會靠近電極表面，產(chǎn)生放 大信號。這一傳感策略中信號探針標記在適配子的互補鏈上，可以避免影響適配子與靶分子的親和性，方法檢出限為3nmol /L。Liang等24以金納米粒子-石墨烯復(fù)合材料作為電極，利用構(gòu)象變化實現(xiàn)了對 L-組氨酸的檢測。L -組氨酸將底物切割 成兩端，釋放出底物來，而電極表面的 DNA則形成二級結(jié)構(gòu)，使得信號探針靠近 電極，而修飾的金納米粒子-石墨烯復(fù)合材料能夠極大地促進電子傳遞，增強電化學信號。這種方法對L -組氨酸的檢出限為0. 1pmol /L。Zhao 等25還利用辣根過氧化物酶和去鐵鐵蛋白放大電化學

19、信號成功構(gòu)建出一種超靈敏的電 化學適配子傳感器，這圖4檢測ATP的電化學適配子傳感器22 Fig. 4Electrochemical biosensor for ATP detection 22種方法對凝血酶的檢出限為 0. 07pmol /L。以上構(gòu)筑的電化學傳感器均需對 DNA進行標記，還有很多學者致力于免標記適配子傳感器的研究。Yuan等26利用DNA構(gòu)筑了一種超級三明治結(jié)構(gòu)，采用電化學發(fā)光的方法檢測Hg 2+。超級三明治結(jié)構(gòu)包括3種DNA單鏈，在Hg 2+存在時，這些DNA鏈由于T-Hg 2+-T的作用，組裝在電極表面。電化學信號探針R u (phen ) 2+3則會通過靜電作用鑲嵌到

20、 DNA雙鏈結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生輸出信號，實現(xiàn)對 Hg 2+ 的免標記靈敏檢測，檢出限為0. 25nmol /L。Li等27利用K +和血紅素和AG R 0100作用 形成四極子結(jié)構(gòu)，再與HeLa細胞作用，催化魯米諾-過氧化氫反應(yīng)，產(chǎn)生信號，以檢測 HeLa細胞。這種檢 測方法更加簡單，不需要將適配子修飾到電極表面。另外，基于電化學阻抗法發(fā)展了多種免標記電化學適配子傳感器。在此類傳感 器中，F(xiàn)e (CN)6 3! /4!是常用的氧化還原探針。由于帶有負電的DNA和分子量較大的物質(zhì)對其電子傳遞產(chǎn)生抑制作用，降低其靠近電極表面發(fā)生氧化還原的能力。Jalit等28禾U用巰基將4-MBA(4-Mercapto

21、-benzoicacid )自組裝到 Au電極表面，再通過共價作用將 SA(Streptavidin )組裝到 4-MBA分子層上。利用SA將凝血酶適配子固定在電極表面。結(jié)合了凝血酶的 適配子形成特定結(jié)構(gòu)，使得氧化還原探針(K 3 Fe (CN ) 6)遠離電極表面， 導(dǎo)致傳感器的阻抗值增加，基于此實現(xiàn)了對凝血酶的高靈敏檢測(檢出限為240fmol /L )。Xu等29利用在玻碳電極上 poly (pyrrole-NTA )發(fā)生 的電聚合反應(yīng)，將Poly (pyrrole-NTA )修飾到電極上，然后加入 Cu 2+，使得標記有組氨酸的凝血酶適配子 通過配位作用組裝到玻碳電極上。在凝血酶作用下

22、，適配子形成特定的結(jié)構(gòu)，使得溶液中的氧化還原探針( Hydroqu inone )不能 靠近電極。由于poly (pyrrole-NTA )在電極表面形成了一層薄膜，該傳感器可以 在復(fù)雜環(huán)境下保持很好的檢測性能。4比色適配子傳感器比色適配子傳感器是利用識別反應(yīng)前后體系的顏色變化作為輸出信號的傳感體 系。由于不需要復(fù)雜的分析儀器，可以制備出方便攜帶的適配子傳感器。2002年，Stojanovic等30將35種不同的染料與可卡因適配子結(jié)合，發(fā)現(xiàn)在加入可卡因后只有一種染料可使溶液顏色 發(fā)生變化。而如果用肉眼觀察到顏色的變化則需要加入20卩mol /L適配子，等待反應(yīng)12h。由于不是所有的適配子都可以

23、找到對應(yīng)的染料，這種方法并不 適用于其它比色適配子傳感器的設(shè)計。而基于血紅素-適配子”DNA酶和貴金屬納米粒子的比色適配子傳感體系因其響應(yīng)快、適用范圍廣等 優(yōu)點被廣泛研究。下面對這兩種比色適配子傳感器進行討論。4. 1基于納米粒子的比色適配子傳感器貴金屬納米粒子是比色適配子傳感器中利用非常廣泛的信號探針。如金納米粒 子，其光學性能優(yōu)異，具有很強的表面等離子共振(Surface plasm on resonance SPR)吸收 峰，其峰值與納米粒子的粒徑及間距密切相關(guān)。當納米粒子的分散狀態(tài)變化時，其SPR吸收峰會發(fā)生明顯的移動，顏色也會有相應(yīng)的變化。當金納米粒子處于分散狀態(tài)時表現(xiàn)為紅色，當其處

24、于 聚集狀態(tài)時則會表現(xiàn)出藍色或紫色。據(jù)此原理設(shè)計出了一系列比色適配子傳感器。Mirkin研究組31，32在金納米粒子表面修飾上含巰基的單鏈 DNA，成功 地檢測了其互補DNA鏈，創(chuàng)造實現(xiàn)了利用金納米粒子制備比色適配子傳感器。Hua ng等33在金納米粒子表面修飾血小板源性生長因子的適配子，由于血小板源性生長因子有2個識別位點，會將修飾在不同的金納米粒子上的適配子結(jié)合在同一個血小板源性生長因子上，使得金納米粒子聚 集產(chǎn)生顏色變化，以此檢測血小板源性生長因子，檢出限為2nmol /L。Qi等34利用聚胸腺嘧啶會與三聚氰胺通過 3個 氫鍵作用聯(lián)接在一起，基于此構(gòu)筑了聚胸腺嘧啶穩(wěn)定的金納米粒子檢測三聚

25、氰胺，檢出限為20nmol /L。Li和R othberg 35發(fā)現(xiàn)單鏈會通過靜電作用吸附在金納米粒子表面，阻止金納米粒子聚集。而形成雙鏈后 DNA會從金納米粒子表面脫落，導(dǎo)致金納米粒子聚集。此方法不需要對DNA進行特殊的修飾就可以檢測其互補鏈，檢出限可以達到100fmol /L 0 Wang等36利用沒有K +存在時其適配子會吸附在金 納米粒子表面，阻止納米粒子聚集，在加入K+后，適配子會形成四極子結(jié)構(gòu)，從金納米粒子表面脫落，以 此檢測K +。利用相似的原理成功檢測了凝血酶，檢出限為 0. 83nmol /L 37。金納米粒子無論是否聚集在520 640nm范圍內(nèi)都會產(chǎn)生吸收。若納米粒子的

26、聚集濃度程度太高易產(chǎn)生沉淀,限制了其進一步的發(fā)展。因此，Liu等38設(shè)計了一種基于非聚集金納米粒 子的比色傳感器，與目標 DNA的一端互補的DNA鏈通過巰基修飾到金納米粒子 上，而與目標DNA另一端互補的DNA鏈修飾磁性的探針。加入目標 DNA后，金 納米子和磁性探針會與目標 DNA結(jié)合。在外加磁場的作用下，與目標 DNA作用 連接在一起的金納米子全部聚集到底部，上清液只有未聚集的金納米子。通過檢測 未聚集的上清液的吸收峰值成功實現(xiàn)了天花病毒的檢測，檢出限為4fmol /L。根據(jù)不同吸收峰的納米粒子，可以實現(xiàn)多功能檢測。該方法極大擴展了比色適配子傳感 器的適用范圍。4. 2基于 血紅素一適配子

27、” DNA酶的比色適配子傳感器Li等39 42發(fā)現(xiàn)血紅素在與DNA鏈PS2. M和PS5. M作用后有類似辣 根過氧化酶的（HR P）的活性。這是最早關(guān)于四極子 DNA酶的報道。血紅素與四 極子結(jié)合所表現(xiàn)出的DNA酶活性被認為遵從了與HRP同樣的機理。由于四極子 作為寡聚核苷酸，可以方便地連接到其它 DNA的一端，這為檢測策略設(shè)計提供了 廣闊的空間。Deng等43將血紅素適配子分為兩段，只有在目標 DNA存在時血紅素適 配子才會與血紅素作用形成四極子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生DNA酶的活性。催化H 2O 2氧化ABTS 2!，以此檢測靶分子DNA。也 可以用這種機理定量分析單堿基變異。Liu等44將適配子與D

28、NA酶連接在一起作為A鏈，設(shè)計了一條B鏈可以與A鏈部分互補來檢測ATP。在ATP存在時A鏈會與 B鏈解旋，DNA酶催化H 2O 2氧化ABTS 2-產(chǎn)生顏色變化,成功檢測了 ATP，檢出限為1卩mol /L Kong等45在實驗中發(fā)現(xiàn)，所研究 的DNA中可形成平行結(jié)構(gòu)的四極子會與血紅素結(jié)合后產(chǎn)生 DNA酶的性質(zhì)，而反 平行結(jié)構(gòu)的四極子與血紅素結(jié)合后不具有 DNA酶的性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，Li等46設(shè)計出了基于構(gòu)象變化的比色適配子傳 感器，成功檢測了 Pb 2+（圖5）。在沒有Pb 2+存在時，PS2. M在K +穩(wěn)定下會形成平行結(jié)構(gòu)的四極子，與血 紅素結(jié)合后可以催化H 2O 2氧化ABTS 2 -

29、產(chǎn)生顏色變化。在加入 Pb 2+后,平行結(jié)構(gòu)的四極子會轉(zhuǎn)變?yōu)榉雌叫薪Y(jié)構(gòu)，這時DNA酶失去活性，以此檢測Pb2+。Sun等47深入研究了 K +，Na +和Pb 2+對四級子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起到的作用， 構(gòu)建了類似的適配子傳感器，實現(xiàn)了在 Pb 2+存在的情況下檢測K +，檢出限為1. 9nmol /LOAllrlfiti?|99420HChiiufe A.Mdcfiiic Jourau ElytronriscrvcuMiMpiZiWWW.chki.iirt圖5檢測 Pb 2+的比色適配子傳感器46 Fig. 5Colorimetric biosensor for the detection of Pb

30、 2+ 46Li等48利用帶有兩個自由鏈部分的雙分子四極子DNA酶，當加入低濃度的與自由鏈部分互補的DNA鏈后，可以增強DNA酶的活性。首次揭示了一定程 度的堿基配對DNA雙鏈對四極子的DNA酶活性有增強效果。利用該機理對目標 鏈進行檢測，檢出限為10nmol/L。他們還發(fā)現(xiàn)如果將已知適配子中的雙鏈部分嫁 接到其它適配子上，產(chǎn)生的新的 DNA結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更高的親和性和更好的 DNA酶 活第2期王昆等：功能化核酸適配子傳感器的研究進展 303性。這為適配子與DNA酶的設(shè)計提供了新的策略。由此，Tang等50設(shè)計出了一種檢測DNA的比51 色適配子傳感器，具有很高的選擇性和靈敏度，檢出限達到了 0.

31、 2nmol / L 0 Li等還設(shè)計出了一系列 49 2+ 2比色適配子傳感器。特別是在檢 測Hg中，他們利用了四甲基聯(lián)苯胺(TMB)取代了 ABTS作為過氧化2TMB 的引入促進了比色 由于ABTS的氧化產(chǎn)物在溶液中不穩(wěn)定，容易發(fā)生歧化反應(yīng)而褪色，物酶底物，適配子傳感體系的穩(wěn)定性。5總結(jié)與展望適配子的應(yīng)用極大地 促進了生物傳感器的發(fā)展，其靶分子廣泛、合成簡單、親和力強、序列可以自 由設(shè)計、修飾方便等優(yōu)點使得適配子傳感器在以后的應(yīng)用中受到廣泛關(guān)注。目前，適配子傳感器已經(jīng)得到 了快速發(fā)展，深入到多個分析領(lǐng)域，展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。然而，也應(yīng)看到適配子傳感器在很多方面還有待預(yù)計今后相關(guān)研究將側(cè)重于 以

32、下幾個方面：(1)提高適配子傳感器的長期穩(wěn)定性，能在于進一步優(yōu)化，長時間保存后仍能保持良好的性能；(2)研究設(shè)計能夠多次重復(fù)使用的適配子 傳感器；(3)目前的文獻 選擇性不夠等不足，因此需深入研究適配 中很多適 配子傳感器在實際樣品檢測中普遍出現(xiàn)靈敏度下降，保證在復(fù)雜環(huán)境下的選擇性和靈敏度；(4 )為了適應(yīng)實際樣品檢測的需求，需要子與靶分子作用機理，研制更加經(jīng)濟、快速、便捷的傳感器以滿足市場需要。相信隨著分析方法及檢測 手段的進一步發(fā)展，有科學、能應(yīng)用于實際樣品檢測的適配子傳感器。望設(shè)計出更加方便、 R eferences 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

33、 16 17 18 19 20 21 22 2324 25 26 27 Clark L C， Lyons C. Annals of the New York Academy of Sciences,1962， 102 ( 1 ) : 29 45 1967，214 ( 5092 ): 986 988 Updike S J,Hicks G P. Nature, Lee JO, So HM， Jeo n EK, Cha ng H, Won K， KimY. An al. Bioa nal. Chem. , 2008 , 390 ( 4 ) : 1023 1032 1996 , 24(4 ) : 70

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48、 YaQing * 3 1( School of Chemistry andEn vir onmen tal Engin eeri ng , Chan gch un Uni versity of Science and Tech no logy Changchun 130022, China) 2 ( Jilin Provinee Design and R esearch Institute for Petrochemical Engineering Changchun 130021, China) 3 ( State Key Laboratory of Electroanalytical C

49、hemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences Changchun 130022, China) Abstract Due to the high sen sitivity and selectivity, excelle nt stability and wide applicatio n areas aptamerbased biose nsors have bee n quickly developed in rece nt yearsVarious aptamer biose

50、 nsors have bee n desig ned accordi ng to differe nt prin ciples In the prese nt paper we have mainly reviewed the developme nt of based electrochemical fluoresce nt and colorimetric aptamer sensors The potential development about aptamerbiosensors has bee n discussed Keywords Aptamer； Biose nsor； E

51、lectrochemistry； Fluoresce nee Colorimetry ； R eview ( R eceived 6 June 2013; accepted 2 September 2013第42卷2014年2月分析化學 (FENXI HUAXUE ) NEWS第2期305Chinese Journal of Analytical Chemistry檵檵殝 檵檵檵檵殝 NEWS黃屬于類致癌物 質(zhì)，因此快速、準確檢測這兩種產(chǎn)毒菌，對于適時監(jiān)測和有效防控黃曲霉毒 素，保障食品安全及人類 開發(fā)了一種新型黃曲霉毒素產(chǎn)毒菌免生命健康具有重要意義。華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術(shù)學院廖玉才教授研究團隊，(An al. Chem.，2013， 85 : 10992 10999 )。該方法運用了噬菌體展示技術(shù)(Phage display)，從抗體庫中篩選獲得了能識 曲霉(Aspergillus flavus)