含寡聚腺嘌呤序列dna探针在金纳米粒子上的固定及杂交性能

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1、含寡聚腺嘌呤序列DNA探针在金纳米粒子上的固定及杂交性能　　摘要利用寡聚腺嘌呤序列（OAS）与金的强相互作用，在金纳米粒子（AuNPs）上固定不同密度DNA探针（DNAprobe），详细探究不同条件（OAS长度、AuNPs粒径、NaCl浓度等）下单链DNAprobe的固定效果，以及制备的纳米探针（Au.probe）与互补DNA目标分子（DNAtarget）的杂交性能。利用透射电子显微镜（TEM）、紫外可见分光光度计（UV.Vis）、激光粒度仪等对制备的AuNPs的形貌、粒径、表面DNAprobe固定及杂交性能等进行了

2、研究。结果表明，随OAS碱基数量由10增加到30和50，Au.probe上固定的DNAprobe数量降低。对粒径为10.2和24.3nm的AuNPs，杂交效果最佳的NaCl浓度分别为300和25mmol/L。随着AuNPs粒径增大，AuNPs单位面积上的DNAprobe固定量及DNAtarget杂交量均呈下降趋势。　　关键词寡聚腺嘌呤序列；金纳米粒子；DNA固定；DNA检测；杂交性能　　1引言　　生物纳米分析技术是涵盖化学、物理学、生物学和医学等多学科技术的新兴技术。DNA和金纳米粒子（AuNPs）具有诸多独特、优良

3、的分析特性，二者复合而成的新型纳米材料被广泛应用于微纳结构构建[1～3]、基因治疗[4～6]、生物传感[7～9]等领域。10　　DNA在AuNPs上的固定主要基于共价作用，包括AuS键[9～11]、AuN键[12]及AuC键[13]等。最常见的方法是利用AuS相互作用将含巯基的单链DNA固定到AuNPs表面，可通过DNA与小分子硫醇混合自组装，或后期利用小分子硫醇的取代反应，控制AuNPs表面DNA密度。但对AuNPs上固定的DNA密度的精确调控依然是研究的难点[14]。　　最近研究表明，寡聚腺嘌呤序列（Oligoa

4、deninesequence，OAS）可与Au表面优先吸附，亲和力与AuS键相当。Opdahl等[15～17]发现，可通过控制OAS长度精确控制单链DNA在Au基底上的接枝密度与构型，并系统研究了OAS与Au基底相互作用，以及DNA表面相互作用对其杂交稳定性的影响。Pei等[18]及Nourisaeid等[19]在比色法检测DNA研究中，实现了不经修饰、双嵌段DNA制备的AuNPs探针间的快速杂交。Jiang等[20]利用该方法，设计了一种基于RNA适配体的AuNPs传感器检测血液中的茶碱。Zhu等[21，22]利用

5、OAS构建了以核.卫星结构的金/银硅基纳米杂化增强的SERS生物传感器，并用于Hg2+及Pb2+的高灵敏、特异性检测。与利用AuS相互作用相比，这种方法操作更简单，可控性更好，可以更方便控制DNA密度。这些研究均采用13nm左右AuNPs，对不同尺寸AuNPs上含OAS单链DNA的固定及杂交行为的研究目前未见报道。　　本研究考察了含OAS的单链DNA探针（DNA10probe）在不同尺寸AuNPs上的固定及杂交行为。通过种子生长法制备了一系列不同粒径、分散性良好的AuNPs，利用OAS.Au间的相互作用制备了纳米探针

6、（Au.probe）。利用透射电子显微镜（TEM）、紫外.可见分光光度计（UV.Vis）、激光粒度仪等对Au.probe进行了表征，并系统研究了不同离子强度、OAS长度及不同AuNPs粒径下，DNAprobe的固定及杂交行为，为其在生物传感、基因诊断等领域的应用提供了实验基础。　　2实验部分　　2.1仪器与试剂　　UV.2550型紫外可见分光光度计（日本岛津有限公司）；HT7700透射电镜（日立仪器有限公司）；ZS90激光粒度分析仪（英国马尔文仪器有限公司）；XYF2.20.H超纯水机（北京湘顺源科技有限公司）；TH

7、Z.100B恒温培养摇床（上海一恒科学仪器有限公司）。　　氯金酸（HAuCl4?4H2O，天津市金铂兰精细化工有限公司）；含OAS单链DNA（上海生工生物工程有限公司，序列见表1）；柠檬酸钠（C6H5Na3O7?2H2O）、NaH2PO4、Na2HPO4、NaCl（阿拉丁试剂）；所用实验试剂均为分析纯；实验用水为超纯水（电阻率18.25MΩ?cm）。　　2.2实验过程　　2.2.1AuNPs制备参照文献[23＼]的方法，在三口烧瓶中加入150mL2.2mmol/L柠檬酸钠溶液，快速搅拌，加热至沸腾。加入1mL25mm

8、ol/L氯金酸溶液，煮沸10min后，取30.2mL，记为G0。将温度降至90℃并恒温，加入1.6mL25mmol/L氯金酸和1.6mL60mmol/L柠檬酸钠溶液，每隔30min重复加入适量试剂并取出适量AuNPs样品（即不同代数的AuNPs，记为G1、G2……G8），在冰水混合物中降温后，利用UV.Vis、TEM和激光粒度仪进行表征。　　2