[发明专利]使用电催化嵌入剂测定核酸

说明书

技术领域

本申请一般地涉及用电催化嵌入剂(intercalator)检测核酸的生物传感器。

背景技术

基于核酸的生物传感器具有从基因分型到分子诊断范围的潜在应用。基于荧光的技术提供高密度核酸阵列用于分析特异性核酸序列和基因表达。虽然被广泛应用，但是这些阵列需要标记靶核酸样品。因此，已经建议将电化学传导法用于核酸杂交事件的超灵敏检测。使用电化学技术代替荧光可以允许检测器更简易更小。选择性地并灵敏性地直接检测核酸的能力已经成为电化学研究的重要目标。

发明内容

因此，本发明人成功地设计了用于检测样品中核酸的生物传感器的新策略。这种策略基于用于超灵敏核酸检测的新的核酸嵌入剂的合成和分析应用。

在多种实施方案中，本发明提供式I的核心化合物：

                       L₁-D-L₂

                         (I)

其中D是二价环状基团。L₁和L₂各自独立地是连接基团，所述连接基团包含具有约3到约20个非氢原子的有机胺、脂肪族氨基和含氮部分。

在进一步的实施方案中，本发明还提供包含式I的核心化合物的电催化嵌入剂，所述式I的核心化合物与式II的过渡金属化合物相结合：

其中M是可以与氮形成配位键的金属元素。R和R’是在其氮原子上与M配位的含氮有机部分。Z是卤素原子和m是+1、+2、+3、+4、+5或+6。X是平衡m的阴离子或阴离子组合。在一个优选的实施方案中，金属元素是钌。

在多种进一步的实施方案中，本发明还提供用于制备上述电催化嵌入剂的方法。所述方法包括使式I的核心化合物与式II的过渡金属化合物相接触以在核心化合物和过渡金属化合物之间形成金属-氮配位键。

本发明还提供利用上述电催化嵌入剂进行核酸电催化检测的方法。在多个实施方案中，所述电催化嵌入剂与包含靶核酸的复合物相接触以将所述电催化嵌入剂嵌入该复合物中。

在进一步的实施方案中，本发明还涉及包含电催化嵌入剂的试剂盒，以及利用这种电催化嵌入剂进行核酸电催化检测的生物传感器。

附图说明

技术人员应当理解下述附图仅仅是为了举例说明的目的。所述附图不希望以任何方式限制本发明教导的范围。

图1举例说明PIND在CDCl₃中的质子核磁共振(¹H NMR)谱(300MHz)。

图2举例说明用电喷雾离子化模式对PIND进行质谱检测。

图3举例说明Ru(bpy)₂Cl₂(迹线1)、PIND在乙二醇中回流30分钟后的Ru(bpy)₂Cl₂(迹线2)、和纯化的PIND-Ru(迹线3)的循环伏安图，其中(迹线3)的支持电介质是PBS并且电势扫描速率是100mV/s。

图4举例说明纯化的PIND-Ru在PBS中的循环伏安图，其中从伏安图最内部到最外部的电势扫描速率是100(迹线1)、200(迹线2)、300(迹线3)、400(迹线4)和500(迹线5)mV/s。

图5举例说明(A)作为0(迹线1)、25(迹线2)、50(迹线3)和100(迹线4)μM的增加浓度的鲑精DNA(碱基对)的函数，25μMPIND-Ru的紫外-可见光谱；(B)PIND-Ru对包含序列5′-AATTT-CCCCC-AAATT的发夹寡核苷酸的荧光嵌入剂置换滴定曲线。

图6举例说明(A)200nM聚(T)₄₀(迹线1)、和分别与其互补CP包被电极杂交的200nM聚(AT)₂₀(迹线2)、聚(AG)₂₀(迹线3)和聚(G)₄₀(迹线4)的循环伏安图；(B)p53核酸杂交的生物传感器在PBS中的第一(迹线1)和第五(迹线2)电势循环，其中电势扫描速率是100mV/s。

具体实施方式

根据本发明，申请人已发现新的电催化嵌入剂，其插入核酸的碱基对之间并在加电化学势差之后催化核苷酸的氧化。本发明的嵌入剂包含有助于嵌入剂电催化性质的多种部分。申请人已经发现本发明的电催化嵌入剂选择性掺入双链核酸中并且高效电催化作用提供灵敏的非标记测定或检测靶核酸的通用平台。