标题：电化学适体传感器的构建及其在糖化血红蛋白检测中的应用
使用信帆生物的产品为：糖化血红蛋白(HbA1C)质控样品
内容：糖尿病及其并发症严重危及人类生命健康,被认为是21世纪最紧迫的健康问题之一。传统上,糖尿病诊断基于血糖检测,但血糖浓度易受到饮食、运动、药物、情绪等因素影响。因此,亟需开发新型生物检测技术实现糖尿病的早期诊断和长期监测。糖化血红蛋白(Hb A1c)是血红蛋白(Hb)与血液中的葡萄糖发生非酶反应形成的稳定产物。研究表明,糖化血红蛋白水平(Hb A1c%)不受短期血糖水平影响,可以反应患者体内2-3个月内的平均血糖水平,因此Hb A1c已成为糖尿病诊断的金标准。生物传感器因其具备即时分析、便携、灵敏度高、特异性高、样品需求少等优点,已成为Hb A1c准确检测的理想工具之一。核酸适体(aptamer)是一类人工合成的单链寡核苷酸,具有特定靶标的高特异性和亲和力,被认为是抗体的潜在替代品,已广泛用于生物传感器的构建。基于上述研究背景,本论文构建了2种电化学适体传感器,并探究了其在Hb A1c高灵敏、高特异性检测中的应用。具体研究工作从以下两方面展开: 1、结合核酸适体特异性识别特性和基因编辑技术(CRISPR)辅助信号放大策略,构建了一种无标记的电化学适体传感器,用于高灵敏检测Hb A1c。Hb A1c适体与其互补链通过碱基互补配对形成DNA双链,作为探针识别和捕获Hb A1c。当没有Hb A1c时,DNA双链能够保持稳定的结构,其中的互补链无法与cr RNA结合,从而无法激活Cas12a蛋白的切割活性。当Hb A1c存在时,核酸适体与Hb A1c发生特异性结合后从电极表面释放,暴露出的互补链能与Cas12a-cr RNA复合物结合,从而触发CRISPR-Cas12a系统的顺反式切割活性将电极表面的互补链和剩余的探针裂解,引起电化学信号的变化。该生物传感器通过监测电流变化实现Hb A1c的定量分析,其线性检测范围为1 ng/m L-100μg/m L,检测限(LOD)低至0.84 ng/m L。此外,该电化学适体传感器具有优异的选择性和稳定性,可以实现复杂生物样本中的Hb A1c检测,具有良好的临床应用潜力。 2、基于双核酸适体和丝网印刷电极(SPCE),设计构建了一种用于即时测定Hb A1c水平(Hb A1c%)的电化学适体传感平台。采用电化学沉积技术,在SPCE表面制备出尺寸均一的花状金微纳米结构(HFGNs),极大提高了SPCE的生物分子捕获能力和整体电化学性能。巯基修饰的总血红蛋白(t Hb)适体通过Au-S键固定在HFGNs表面,用于特异性地识别和捕获t Hb。由于电极表面捕获的t Hb中含有一定量的Hb A1c,当引入Hb A1c适体后,这些Hb A1c进一步与Hb A1c适体特异性结合从而形成经典夹心结构。通过监测夹心结构形成过程中电化学信号变化可实现对t Hb和Hb A1c浓度的精确检测,最终实现Hb A1c水平的测定。在最优实验条件下,所构建的电化学适体传感器对t Hb、Hb A1c和Hb A1c%的线性检测范围分别为0.1-1000μg/m L、0.1-100μg/m L和4.12-15.63%,检测限分别为0.002μg/m L、0.016μg/m L和0.016%。此外,该电化学适体传感器还可以准确测定人血清中的Hb A1c水平,表明该检测策略是一种有效的检测方法,在糖尿病的早期诊断和长期监测中具有良好的应用前景。
