基于功能核酸放大及纳米材料的分子诊疗学新方法研究

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1、学校代号10532学号B1311S0022分类号密级博士学位论文基于功能核酸放大及纳米材料的分子诊疗学新方法研究学位申请人姓名王郁敏培养单位化学化工学院导师姓名及职称蒋健晖教授学科专业化学研究方向化学与生物传感技术论文提交日期2017年12月学校代号：10532学号：B1311S0022密级：湖南大学博士学位论文基于功能核酸放大及纳米材料的分子诊疗学新方法研究学位申请人姓名：王郁敏导师姓名及职称：蒋健晖教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2017年12月答辩

2、委员会主席：吴海龙教授MoleculartheranosticsbasedonfunctionalnucleicacidamplificationandnanomaterialsbyWANGYu-MinB.S.(HunanUniversity)2011AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofScienceinChemistryintheGraduateSchoolofHunanUni

3、versitySupervisorProfessorJIANGJian-HuiDecember,2017湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研宄所取得的。除了文中特別加以标注引用的内容外研宄成果，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＆作者签名：日期：年月ｙ日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有

4、关保留、使用学位论文的规定，同意学校保ａ留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。，可以采用影印本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密“”（请在以上相应方框内打Ｖ）作者签名：曰期：＞〇／年／Ｚ月孓曰）〇：导师签名：日期年月￥曰博士学位论文摘要生命科学对人类健康以及现代社会的发展有着举足轻重的影响。随着

5、生命科学的不断向前发展，它与其他学科的结合也日益紧密，促使研究者们在更深入的分子水平上探索各类生物进程，实现对相关疾病的早期诊断以及早期治疗。本论文结合功能核酸放大技术、功能纳米材料及分子成像技术的优势，建立了一些分子诊疗学新方法应用于疾病标志物如三磷酸腺苷（ATP）的检测、外泌体的检测、糖尿病人血糖浓度的检测、不同肿瘤细胞癌症标志物蛋白质络氨酸激酶-7（PTK-7）表达水平的分析及选择性的肿瘤治疗和双模式生物分子成像引导诊疗纳米平台的构建。和传统方法相比，本论文建立的分析检测方法具有操作简便、灵敏度高、

6、特异性高、普适性好等优点，所构建的多功能的纳米平台能有效地实现疾病诊疗。具体研究内容如下：第2章中，该工作描述了一种荧光核酸适配体传感器，它将目标循环链置换放大（TCSDA）和以双链DNA（dsDNA）为模板合成的铜纳米簇（CuNCs）相结合。具体而言，检测方法是利用目标引起发夹结构变化的设计来检测ATP。核酸适配体发夹探针（AP）与ATP的结合诱导了由发夹结构到打开构型的结构互变。随后促进了AP与引物杂交并触发TCSDA反应。这种放大步骤产生了大量的dsDNA，可以直接作为荧光CuNCs的合成模板，产生

7、很强的红色荧光信号（激发/发射波长最大值为340nm/598nm）用于定量分析ATP。该检测方法的动态范围超过4个数量级（从0.01nM到100nM），且检测下限为5pM。该方法具有普适性，当结合相应的核酸适配体时，这种检测原理可用于其对应分析物的检测。对于生物学和癌症诊疗学来说，能够检测低含量的生物分子或是输送高负载量的药物至靶细胞是必不可少的。第3章中，利用结构互变的核酸适配体在细胞表面触发杂交链式反应，我们发展了一种新型的激活式的诊疗方法，该诊疗方法首次创建了一个能实时激活放大荧光信号用于荧光成像及

8、靶向癌细胞治疗的核酸适配体平台。得益于杂交链式反应，该方法不仅能放大荧光信号用于激活式肿瘤成像，还能富集前药用于选择性肿瘤治疗。体外实验及活细胞研究表明该方法可用于癌症早期诊断及精准的癌症治疗。设计的核酸适配体探针在游离状态不能引发杂交链式反应，当与靶细胞结合之后，因构象互变引发链释放得以引发杂交链式反应。杂交链式反应不仅放大了来自于荧光猝灭探针的荧光信号用于激活式肿瘤成像，而且聚集了来自于标记药物探针的高通量前药，细胞摄入前