[發明專利]一種基于磁顆粒及等溫核酸擴增方法組裝的比色傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110356199.1
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113201582B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 朱丹;馬子豪;汪聯輝;晁潔
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C12Q1/6844
• 分類號: C12Q1/6844;C12Q1/682;C12Q1/6825
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明公開了一種基于磁顆粒及等溫核酸擴增方法組裝的比色傳感器及其制備方法和應用，包括分子識別元件、信號放大元件和信號轉換元件，所述分子識別元件由磁顆粒表面修飾的DNA錨定鏈及DNA識別鏈組成；所述信號放大元件包括等溫擴增體系和DNA燃料鏈；所述信號轉換元件包括DNA酶鏈、ABTS和過氧化氫。在有目標核酸存在時，目標核酸和DNA燃料鏈共同啟動循環鏈置換反應，釋放出大量具有催化性能的DNA酶鏈。磁分離后，上清液中的DNA酶鏈可以結合血紅素形成具有類過氧化物酶催化活性的結構，在過氧化氫的存在下，可催化近無色的ABTS氧化為綠色的氧化產物，通過裸眼觀察或比色光譜可實現對目標核酸的現場原位快速檢測。

技術領域

本發明屬于比色生物傳感及核酸檢測技術領域，具體涉及一種基于磁顆粒及等溫核酸擴增方法組裝的比色傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

傳染病的傳播和爆發是當今世界關注的重要問題之一。傳染病通常由細菌、病毒、真菌和寄生蟲等微生物引起，對人類健康和經濟發展造成了巨大威脅。準確及時發現感染和病原鑒定是疾病預防、治療和監測的關鍵。針對病原體的核酸檢測在醫學診斷和疫情防控中具有重要的意義，并受到高度關注。目前檢測病原體核酸的主要方法為聚合酶鏈式反應(PCR)。該方法需要特定的專業儀器和專業的實驗人員，針對目標核酸設計引物并進行核酸擴增，存在耗時長、成本高及操作繁瑣的問題，無法滿足在短時間內對病原體核酸進行現場即時檢測需求。因此，發展快速、靈敏、現場的核酸檢測傳感器對于實現核酸即時檢測意義重大。相比于PCR方法，無酶催化的等溫核酸擴增反應無需對溫度進行嚴格控制，并可以作為反應信號擴增元件提高檢測靈敏度，在化學和醫學診斷的傳感和檢測應用方面受到了廣泛關注。常見的等溫核酸擴增反應包括鏈置換擴增(Strand?DisplacementAmplification，SDA)、滾環擴增(Rolling?Circle?Amplification，RCA)、雜交鏈式反應(Hybridization?Chain?Reaction，HCR)、催化發卡循環反應(Catalytic?HairpinAmplification，CHA)等。其中，鏈置換擴增由于操作簡單、擴增效率高，易設計等特點備受關注，在生物傳感中得到了廣泛應用。

比色檢測由于成本低、分析時間短、讀數直觀，不依賴昂貴的實驗室設備或復雜的程序，一直是現場檢測方法的研究熱點。通過傳感體系中有色試劑或納米顆粒的顏色變化，可以直接實現目標分子的檢測。DNA酶鏈是通過指數富集的配體系統進化技術(SELEX)得到的一種功能核酸序列，如G-四鏈體DNA酶是一類具備HRP辣根過氧化物酶催化活性的DNA酶，與氯化血紅素(Hemin)結合后可形成G-四鏈體/Hemin復合體，能催化無色的反應物(如ABTS)變為有色的氧化產物，可作為比色傳感器中的信號輸出元件。DNA酶成本低廉、易于保存且穩定性好，將其與核酸等溫擴增策略結合可以降低檢測成本，改善生物傳感器的檢測性能，為現場即時核酸檢測方法提供新思路。此外，磁顆粒(Magnetic?Beads，MB)具有優異的高比表面積、良好的分子富集特性及快速的磁分離特性，在即時傳感器的構建中獨具優勢。

發明內容

針對當前檢測病原體核酸方法單一、耗時長、受大型儀器限制等缺點，本發明提供了一種基于磁顆粒及等溫核酸擴增方法組裝的比色傳感器及其制備方法和應用，可用于多種核酸分子的檢測，實現傳染性病毒核酸的快速、靈敏、即時檢測。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于磁顆粒及等溫核酸擴增方法組裝的比色傳感器，包括分子識別元件、信號放大元件和信號轉換元件；

所述分子識別元件由磁顆粒表面修飾的DNA錨定鏈及DNA識別鏈組成；

所述DNA錨定鏈具有如SEQ?ID?No.1所示的序列；

所述DNA識別鏈具有如SEQ?ID?No.2或SEQ?ID?No.11所示的序列；

所述信號放大元件包括等溫擴增體系和DNA燃料鏈；