[發明專利]基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器

在審

• 申請號: 202211345656.8
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115876852A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 朱燁;李濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30;G01N27/327
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

1.一種基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器，由目標物循環單元和多足型DNA步行器單元組成；

所述目標物循環單元，包括多足型DNA步行器、輔助鏈A1、封閉鏈B1和燃料鏈F；多足型DNA步行器，由金納米顆粒表面連接至少2個步行鏈W形成，步行鏈W的一端連接金納米顆粒；封閉鏈B1設置W區、A1區和第一toehold區；W區能夠與步行鏈W另一端的DNA片段進行互補；A1區能夠與輔助鏈A1互補；第一toehold區能夠與目標核酸雜交，通過鏈置換反應使得目標核酸置換輔助鏈A1，同時在封閉鏈B1的中間部位暴露第二toehold區；燃料鏈F能夠與第二toehold區雜交，通過鏈置換反應取代步行鏈W和目標核酸；

所述多足型DNA步行器單元，包括金電極、輔助鏈A2、封閉鏈B2和標記DNA；所述金電極表面連接若干底物鏈S；底物鏈S設置B2區、A2區和第三toehold區；B2區能夠與封閉鏈B2進行互補；A2區能夠與輔助鏈A2互補；第一toehold區能夠與步行鏈W雜交，通過鏈置換反應使得步行鏈W另一端的DNA片段置換輔助鏈A2，同時在底物鏈S的中間部位暴露第四toehold區；標記DNA能夠與第四toehold區雜交，通過鏈置換反應取代封閉鏈B2和步行鏈W另一端的DNA片段；所述封閉鏈B2的一端連接第一電化學信號材料，封閉鏈B2與與底物鏈S雜交后，第一電化學信號材料靠近金電極；所述標記DNA的一端標記第二電化學信號材料；標記DNA與底物鏈S雜交后，第二電化學信號材料靠近金電極。

2.如權利要求1所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器，其特征是，金納米顆粒與步行鏈W通過金硫鍵連接。

3.如權利要求1所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器，其特征是，金電極采用巰基己醇封閉。

4.如權利要求1所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器，其特征是，所述第一電化學信號材料為二茂鐵，所述第二電化學信號材料為亞甲基藍。

5.如權利要求1所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器，其特征是，輔助鏈A1的序列如SEQ ID NO.2所示，封閉鏈B1的序列如SEQ ID NO.3所示，燃料鏈F的序列如SEQ ID NO.4所示，步行鏈W的序列如SEQ ID NO.5所示，底物鏈S的序列如SEQIDNO.6所示，輔助鏈A2的序列如SEQ ID NO.7所示，封閉鏈B2的序列如SEQ ID NO.9所示，標記DNA的序列如SEQ ID NO.10所示。

6.一種權利要求1～5任一所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器在核酸檢測中的應用。

7.如權利要求6所述的應用，其特征是，所述核酸為人類免疫缺陷病毒的核酸。

8.一種核酸的檢測方法，其特征是，提供權利要求1～5任一所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器，包括如下步驟：

將多足型DNA步行器、輔助鏈A1、封閉鏈B1孵育，形成封閉的多足型DNA步行器；

將表面連接若干底物鏈S的金電極、輔助鏈A2和封閉鏈B2孵育，形成封閉的金電極；

將封閉的多足型DNA步行器、燃料鏈F和待測目標核酸混合反應，將反應后的溶液與標記DNA混合后滴加在封閉的金電極表面，進行孵育，孵育后檢測電化學信號。

9.如權利要求8所述的核酸的檢測方法，其特征是，多足型DNA步行器、輔助鏈A1、封閉鏈B1的孵育時間70～90min；

或，表面連接若干底物鏈S的金電極、輔助鏈A2和封閉鏈B2的孵育時間70～90min；

或，封閉的多足型DNA步行器、燃料鏈F和待測目標核酸混合反應的時間為70～90min；

或，反應后的溶液與標記DNA混合后滴加在封閉的金電極表面進行孵育的時間為50～70min。

10.一種核酸檢測試劑盒，其特征是，包括權利要求1～5任一所述的基于鏈置換反應驅動的動態DNA納米系統的生物傳感器、緩沖溶液。