模块化DNA探针精准共组装及生物传感测量
批准号:
22074093
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
闻艳丽
依托单位:
学科分类:
化学与生物传感
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
闻艳丽
中文摘要
界面探针共组装技术对电化学生物传感技术的发展非常重要,然而依赖末端化学修饰的单个DNA探针不仅增加传感器研发经济/时间成本,而且在多探针协同组装过程中,难以实现精准控制,成为电化学传感界面的技术瓶颈。本项目通过聚合腺嘌呤(PolyA)与金电极表面的强亲和力作用,研究全新的多功能DNA探针共组装技术。利用多个识别探针P模块,以及PolyA(A)组装模块,设计模块化DNA分子探针。项目成果预计实现在电化学传感界面上建立间距、比例、构型精准可控。利用该传感界面,扩展新的传感测量功能:1)通过精准控制多功能探针间距,开展生化反应动力学研究;2)基于恒定的模块比例构建自校准体系,利用探针包含的多个识别模块,开展多维度联合靶标检测;3)利用多个识别探针之间的相互作用(杂交、解链、取代等),基于空间构型的设计开展无标记实时监控生物传感策研究,为提升液体活检技术的准确度和灵敏度提供有力技术支撑。
英文摘要
The co-assembly of DNA-probe is widely recognized to be important for to the development of electrochemical biosensors. Unfortunately, the conventional single-strand DNA probe based on terminal chemical modification become the bottleneck of electrochemical biosensing, which not only increases the economic/time cost, but also limits the controllability in the process of co-assembly. In this project, we are going to construct a novel multi-functional DNA probe co-assembly system using the strong affinity of poly-adenine (PolyA) to the gold electrode surface. Modular DNA probes (P1-An-P2)n will be designed containing multiple recognition probes (Capture probe, P-module) and assembly modules (PolyA, A-module). As a result of our project, an electrochemical biosensing interface will be developed, with highly improved controllability on space distance, ratio and configuration, and innovative biosensor strategies will be developed: 1) kinetic study will be performed based on the accurately regulated distance between the multi-functional probes; 2) multi-dimensional target detection will be performed using multiple recognition modules in the probes, and more importantly, we will construct the self-calibration system based on the constant probe ratio; 3) Based on the interaction (hybridization, melting, substitution, etc.) between probes and the resulted configuration switch, we are going to develop a label-free and real-time biosensor based on the spatial configuration design.
精准检测技术推动了精准医学时代个体化肿瘤诊治的发展,液体活检技术作为“精准医疗”的代表性诊断技术,具有非侵入式取样特性,可实现对肿瘤标志物的全面、动态监测,在肿瘤筛查、早期诊断、治疗实时监测、耐药机制研究、转移复发风险预测等方面具有广阔前景。然而,现有液体活检技术仍存在检测灵敏度低、样品前处理复杂、程序繁琐、单一靶标检测准确性低等问题,无法完全满足临床需求。生物传感器因其灵敏度、特异性和便携性等优势,在医学诊断中具有重要意义。电化学DNA生物传感器采用DNA作为识别分子,广泛应用于核酸、蛋白及酶活性检测,具有灵敏度高、特异性好、成本低、便携性强等优势,部分已商业化,如血糖仪。然而,传统DNA探针依赖末端化学修饰,在界面定位和空间构型的可控性较低,限制了电化学生物传感的创新发展,多探针协同组装难以精准控制,成为技术瓶颈。因此,急需研发一种精准共组装技术,实现界面调控,提升多探针协同作用,构建多维度靶标检测界面,并通过内标法实现绝对定量,提升生物传感器的定量分析能力。. 本项目通过聚合腺嘌呤(PolyA)与金电极表面的强亲和力,研究多模块功能化的DNA探针共组装技术,实现了传感界面上间距、比例、构型精准可控的多探针共组装体系,并发展了四种创新传感测量方法:1)设计基于新型三嵌段DNA捕获探针的电化学传感平台,定量检测转基因玉米叶片中的长双链RNA;2)设计新型三嵌段倒置茎环PolyA-DNA探针,引入“内标”概念,实现传感自校准,重复性小于2.77%;3)设计PolyA组装模块及多个酶识别模块,构建传感器,实现对人血清中葡萄糖的良好检测,检测限为1.6 μM;4)设计基于滚环扩增技术的多腺嘌呤DNA探针长链合成技术,无需化学修饰,实现可控构建多重复模块的(P1-An-P2)n探针,解决了长单链化学合成难度大、产率低的问题,实现对miRNA的灵敏检测。. 本项目通过精准共组装技术,实现了生物传感检测的自校准多维联合靶标检测,为提升液体活检技术的准确度和灵敏度提供了有力技术支撑。
DNA纳米界面生物传感与数字PCR联合检测循环miRNA的方法研究及其在癌症早期诊断中的应用
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批准号:21305091
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2013
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负责人:闻艳丽
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依托单位:
国内基金
海外基金