发夹结构DNA(Hairpin DNA)电化学传感器的设计与研究

针对单链和双链DNA分子组装的问题以及发夹结构DNA（Hairpin DNA）稳定性的问题，本项目设计和研究了一类不用电活性基团标记的发夹结构DNA电化学传感器，具体包括：1）DNA与肽核酸PNA杂化形成DNA-PNA，并在电极上组装形成单分子膜，考察与Ni2+作用前后膜电阻的变化，检测8种单碱基错配，检测限达10 fM。最后以PNA为探针链，研究在老年痴呆症早期预测方面的应用，并探索在实际体系（如血清和细胞裂解液)中的应用；2） 设计Hairpin DNA探针链，通过Pb2+诱导构型转变（从Hairpin DNA 到G-Quadruplex），实现对Pb2+的实时检测；设计Y-型DNA，实现对Ag+和半胱氨酸的可逆检测；3) 设计Hairpin DNA、组装并与目标链杂化形成“开放结构”的DNA-DNA单分子膜，通过构型转变，实现了对Pb2+、Hg2+的单独和分别检测；通过设计特殊结构DNA，实现对Pb2+、Hg2+、Ag+的分别和同时检测；基于Hg2+诱导DNA的构型转变，实现了对I-离子的检测；4）在研究金属离子诱导DNA构型转变的过程中发现，在高钠离子存在的条件下，K+可以从Pb2+稳定的G-quadruplex中夺取Pb2+进而生成K+稳定的G-quadruplex，从而实现了对K+的高灵敏高选择性检测。关于构型转变的规律，后续的工作仍在进行中。5）Hairpin DNA在电极上组装，通过Loop段碱基与羟基（氢键作用）或氨基多环芳烃（π-π共轭或与酶催化）选择性键合，实现了对羟基多环芳烃（9-羟基芴和奈酚）和氨基（氨基萘）的高灵敏高选择性检测。这些研究工作为进一步研发 新型的电化学DNA传感器奠定了基础，有望用于实体基因分析和实际污染环境检测。