磁性微球固定DNA的电化学生物传感器的研究文献综述

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1、文献综述磁性微球固定DNA的电化学生物传感器的研究前言：磁性高分子微球作为药物载体，被注射到动物体内，在外加磁场下，通过纳米粒子的导航，移向病变区，这就是磁性纳米粒子在药物中应用的基本原理．用磁性高分子微球作为药物载体可以提高药效，降低药物对正常细胞的伤害，成为磁控导弹，这也是当今的热门课题之一．随着人类对疾病基因根源不断深入了解,对DNA碱基突变快速、便捷、准确的检测方法的研究正越来越受到人们的重视。现代医学的研究表明：许多疾病如癌症和遗传病的发生都与基因的突变有关，另外许多传染性疾病足由环境中的病毒、病菌或寄生虫所引起，因此对特定序列DNA的分析以及对DNA链中碱基突变的

2、拎测在基闻筛选、法医学攀定、遗传疾病的早期诊断和治疗、病原基因的测定方面具有十分DNA深远的意义(1,2)。DNA生物传感器技术作为一种行之有效的方法是一门集多种学科为一体的综合性技术,如:生物、化学、医学、物理、电子技术等。近些年来,各种不同类型的DNA生物传感器也被争相报道。其中DNA电化学生物传感器因其测试方法简单、可靠、检测选择性好、灵敏度高、成本低等显著特点而倍受人们青睐。电化学DNA生物传感器以电信号为检测基础,与DNA生物芯片技术相兼容,使其在未来商业应用上具有深远意义(3)。关键词磁性微球电化学传感器DNA表面修饰杂交指示剂1、磁性微球表面DNA的修饰从生物样

3、品中提取核酸是分子生物学和临床医学等生命科学研究领域中的一项基本技术。核酸提取的传统方法如酚．氯仿抽提法，存在着有机溶剂毒性大、重复性劳动多、难以实现微型化、自动化操作等缺点。而近年来发展起来的以玻璃粉(4)、离子交换树脂(5)、硅胶(6)等为吸附材料的核酸固相萃取法，不仅可以避免使用毒性强的有机溶剂，而且能大幅度提高提取效率。基于固相萃取技术的核酸纯化微芯片已经引起了人们的广泛关注H'5J。磁性微粒作为一种新型的核酸固相萃取剂，借助于适当的磁分离装置，可以进一步简化和加速核酸的分离与纯化(7,8)过程，实现核酸纯化处理的微型化、自动化和平行化。1.1　电化学DNA生物传感器

4、基本原理(9)两条来源不同的单链DNA分子如果完全互补,则可以通过氢键特异性结合而形成双螺旋结构,这就是DNA分子的杂交。由于单链DNA与其互补靶系列杂交具有高度的序列选择性,若将该单链DNA修饰在电极上,则该修饰电极具有极强的分子识别功能。即在适当的温度、酸度、离子强度下,电极表面的DNA探针分子能与靶序列选择性地杂交,形成双链DNA,从而导致电极表面结构的改变。根据杂交前后电极上单链DNA和双链DNA的性能差异,采用电化学的方法把识别结果转化为可测的电信号,从而实现对DNA结构的识别和浓度的测定,这就是电化学DNA生物传感器的工作原理。可检测的电化学信号,可以是由检测体系

5、中不同的物质发生氧化还原所形成的。电化学检测DNA可以分为直接检测和间接检测。直接检测的依据在于DNA与电极表面存在直接电子转移,而且DNA的一些组分包括碱基和核糖在一定电势窗口下也是有电化学活性的。1.2磁性微球表面DNA的修饰目前用于磁性材料表面修饰的材料较多，概括起来主要有以下几类：(1)采用有机小分子修饰。常用来进行表面修饰的有机小分子有：Y一环糊精、柠檬酸和一些氨基酸等。有机小分子的修饰～方面改变了磁性粒子的水溶性，使油溶性的粒子转变为水溶性的粒子，另一方面由于修饰剂大多在生物体内具有很好的稳定性和相窑性，所以也提高了磁性复合粒予的生物相容性和生物活性。(2)采用A

6、u、Ag等贵金属修饰。张文星等（10)。首先开展了核壳结构Fe304/Au制各机理，并成功制各了粒径为50nm的Fe304／Au核壳结构的磁性复合微粒．并对其光学性质和磁学特性进行了探讨，她们首先以化学共沉淀和柠檬酸还原法分别合成纳米级Fe304和Au粒子，然后将经4一巯丙基--Z,氧基硅烷修饰形成的Fe304聚集体与纳米金粒子相互作用得到具有组装结构的Fe304以u磁性复合微粒(11)。(3)采用有机高分子修饰。通常采用的有高分子主要包括有葡聚糖(Dextran)(12)、多肽(13)、蛋白(14)、淀粉（15）等天然高分予以及聚乙烯醇(PVA)（16）.聚乙二醇(PEG)

7、(17)、等合成高分子材料。(4)采用Si02修饰粒子表面(18)。由于Si02具有良好的生物相容性、亲水性和非常好的化学稳定性，为二氧化硅磁性复合微球在生物分离纯化中的应用提供了重要保证。(5)制备复合微球。除了对粒子表面采用的修饰方法以外，另一种重要的方法是将磁性微粒复合到基体材料中来形成大尺寸的磁性微球，除了可以有效地避免磁性微粒之间聚集之外，还可以有效地提高磁性粒子的化学稳定性(19)。2.杂交DNA在磁性微球表面的响应以及嵌入指示剂的选择2.1非标记型杂交指示剂作为识别元素具有电活性的杂交指示