基于氧化石墨烯和dna量子点组装体的dna二元逻辑检测及循环可逆设计

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1、基于氧化石墨烯和DNA量子点组装体的DNA二元逻辑检测及循环可逆设计沈晓琴李智王刚林王莉孙权洪罗序成马楠苏州大学材料与化学化工学部制备丫水溶性的氧化石墨烯(GO)和以DNA为模板的CdTe量子点(Pl),通过GO与Pl的Ji-Ji堆积作用组装构建了纳米生物传感器，将其用于双FI标DNA分子的逻辑检测，实现了较高的选择性;通过改进DNA序列，实现了该传感器对双目标分子的可逆循环检测及重复利用.利用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜、电泳和荧光光谱等方法对传感器的构建和检测过程进行了表征.该P1-GO纳米生物传感器在核酸检测等领域具有较大的应用前景.关键词：氧化石墨烯;DN

2、A;荧光量子点探针;双分子识别;循环检测;_1)/I。，I。为未加入G0时的荧光强度，I为加入G0时的荧光强度］，W者间的差别较明显，说明量子点上DNA单链的存在促进了GO对量子点的猝灭作用，可认为单链DNA与GO间存在一定的作用力，使QDs更容易接近GO而导致荧光被猝火.而未连接DNA的量子点奋部分荧光被猝火的原因可能与溶液的荧光内滤效应及QDs的非特异性吸附有关.Fig.4QuenchingefficiencyofGOforPl(A)andQDs(B)GO对荧光物质的猝火效率与苏浓度奋关［34］.绘制了P1荧光强度随GO浓度变化的曲线图，如图5(A)所示，在P1浓度(1

3、00nmol/L)一定时，GO的浓度越大,猝灭效率越明显，20ng/mL的GO对Pl的猝灭效率达到95%，30ug/mL的GO猝灭效率达到98%.为了确保P1荧光被完全猝灭，选择浓度为30ug/mL的GO进行实验.将P1与G0溶液在缓冲液中混合，于37°C水浴下组装得到P1-G0的探针，用于双DNA分子的检测，构建丫基于二元输入“0R”逻辑门的传感器.图5(B)示出了P1-G0与双DNA作用后荧光的恢复情况，当加入一侧的互补DNA时，与P1—端的单链形成双螺旋结构，碱基被隐藏在双螺旋内，除了末端碱基对处，其它碱基不能与GO形成Ji-Ji堆积作用，从而脱离GO表面，导致P1量

4、子点与GO间的距离增大，FRET效率降低，荧光部分恢复；当加入两侧互补DNA吋，两侧均形成双链，从G0表面完全脱离，其荧光进一步恢复.该结构的逻辑检测输出结果如阁5(C)所示，以荧光信号为输出，2条互补DNA链为输入，定义加入cTl，cT2为输入“1”，不加时为输入“0”；输出高荧光为“1”，弱荧光为“0”［图5(C)中划线处为分界］.当不加目标DNA时逻辑门输出信号“0”，当加入1条或2条目标链时输出信号“1”，根据输出信号的对应关系实现两侧目标DNA分子的逻辑检测.图6示出丫目标DNA在(T2000nmol/L范围内的荧光光谱，插阁分别是对应的浓度校准曲线，可见，在6C

5、T2000nmol/L范围内，荧光与浓度呈线性关系，单独加入1条链时cT1和cT2的检出限分别为39.2和43.2nmol/L.Fig.5FluorescentintensityofPlatdifferentconcentrationsofGO(A)，fluorescentintensityofPl-GOcomplexwithcomplementaryDNA(cTl-18,cT2-18)(B)andfluorescenceresponseofthe“OR”logicgate(C)载原图入em=405nm.Fig.6FluorescenceofPlwithdifferentc

6、oncentrationsofcT1(A)andcT2(B)Inserts:correspondingconcentrationcalibrationcurvefortargetDNAdetectionwiththeexcitationwavelengthof405nm.ConcentrationsofcomplementaryDNAis0，20，30,40，60，80，100，300，500，800，1000，1500,2000nmol/L,respectively.为了验证cTl与cT2之间的和互影响，即加入一侧互补链达饱和时，对另一侧互补链进行检测.固定加入的cT2浓

7、度为2ymol/L,加入不同浓度的cT1后，其荧光强度变化在60~1000mnol/L范围内呈良好的线性关系［图7(A)］,其检出限为44.9nmol/L;采用相同方法测得的cT2的检出限为55.8nmol/L,其焚光变化在6(Tl000nmol/L内呈线性关系［阁7(B)］，说明该传感器在一侧单链达饱和时，仍然能对另一条单链有较好的响应.Fig.7ConcentrationcalibrationcurvefortargetDNAdetectionwiththeexcitationwavelengthof405nm