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1、Vol.30高等学校化学学报No.12009年1月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES95～99金纳米粒子与单链DNA的相互作用1111111,2孙莉萍,张建锋,李辉,王秀燕,张召武,王霜,张其清(1.厦门大学材料学院生物医学工程研究中心,厦门市生物医学工程技术研究中心,福建省生物医学工程重点实验室,厦门361005;2.中国医学科学院中国协和医科大学生物医学工程研究所,天津市生物医学材料重点实验室,天津300192)摘要研究了金纳米粒子与单链DNA在不同pH值时的相
2、互作用以及金纳米粒子与不同碱基序列单链DNA的相互作用.结果表明,在pH为1216的强碱性条件下,单链DNA能使金纳米粒子稳定分散在溶液中;在pH为114的强酸性条件下,单链DNA能保护金纳米粒子不发生融合,而只发生团聚,且团聚现象具有可逆性.不同寡核苷酸对金纳米粒子的亲和力按polydA>polydC>polydT的顺序依次减弱.单链DNA对纳米金的保护作用强度与单链DNA的长度成正比.关键词金纳米粒子;单链DNA;相互作用;ssDNA中图分类号O629174;O648114文献标识码A文章编号025
3、120790(2009)0120095205金纳米粒子(Goldnanoparticles,GNPs)以其独特的光学、电学性质以及生物亲和效应,在催化、传[1～3]感器和DNA分析检测等方面表现出很多潜在的应用价值,受到了化学、物理及生命科学等相关领域的广泛关注.研究表明,GNPs表面既可与氨基发生非共价的静电吸附,又可与巯基形成很强的共价键.GNPs和DNA形成复合物后,利用GNPs特殊的颜色效应及良好的导电性能或质量体积效应,通过光学、电化学、基因芯片及生物传感器等不同分析手段均可对特异核苷酸序列进
4、行检测,为遗传性疾病的早期诊断提供重要依据.为了进一步改善基于GNPs的DNA检测技术,使特异核苷酸序列的检测手段更加简便、快捷、灵敏、检测成本更加低廉,需要对金纳米粒子与DNA之间的相互作用进行更深入的研究.用柠檬酸钠还原氯金酸法制备出的GNPs由于表面吸附了带负电荷的柠檬酸根离子而相互排斥,在溶液中处于均匀分散的稳定状态.但若加入一定量的盐离子,稳定状态即被打破,金纳米粒[4]子发生团聚,溶液颜色立即由红色变为蓝灰色,而且这种变化是不可逆的.1996年,Mirkin等首次报道了GNPs在DNA的交联
5、作用下的聚集现象.他将巯基修饰的单链DNA结合到GNPs上,通过DNA碱基的严格互补配对原则,识别带有互补序列的GNPs,使GNPs相互交联,形成网状结构的超分子聚集体,体系颜色发生显著变化,且这种变化具有可逆性.若DNA发生解链,体系颜色即可恢复.随后又利用纳米金探针和单链DNA之间的“三明治”杂交方式,分别通过不同的分析手段对生物大分子进[5～11]行检测分析.这些研究手段均需对GNPs或DNA作复杂的表面修饰或标记,仪器设备价格昂贵.本文通过微波合成法,经一步还原,制备出粒径均一、分散性较好的金纳
6、米粒子,考察了HCl和NaOH对未作任何修饰的金纳米粒子与未进行修饰的单链DNA(SinglestrandDNA,ssDNA)之间相互作用的影响,并探讨了不同序列和不同长度的ssDNA对GNPs溶液稳定性的影响.1实验部分1.1试剂与仪器氯金酸(HAuCl4·4H2O)和柠檬酸三钠(Na3C6H5O7·2H2O)均为分析纯,购自广东汕头西陇化工收稿日期:2008204222.基金项目:福建省青年科技人才创新项目(批准号:2006F3128)和厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室开放课题基金(批准号:2
7、00602)资助.联系人简介:孙莉萍,女,博士,讲师,主要从事纳米材料及生物化学研究.E2mail:sunliping@xmu.edu.cn张其清,男,教授,博士生导师,主要从事纳米材料、生物材料及药物控释等研究.E2mail:zhangqiq@xmu.edu.cn©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net96高等学校化学学报Vol.30厂;ssDNA购自上海生
8、工生物技术公司(序列列于表1);其它试剂为市售分析纯;实验用水为去离子超纯水(电阻率1812MΩ·cm).Table1OligonucleotidescorrespondingtothetargetsequencessDNASequenceT15′2GAACAGCTTTGAGGTGCTTGTTTGTGCCTG23′polydA5,polydA10,polydA20Consistedof5,10,20adeninesinlength,resp
