[发明专利]一种基于核酸外切酶Ⅲ的正反馈放大电化学传感器

说明书

本发明公开了一种基于核酸外切酶III的正反馈放大电化学传感器，包括金电极和固定在金电极上的Hybrid DNA，所述Hybrid DNA从5'端到3'端依次包括硫氢键、双链DNA结构和单链DNA结构，所述双链DNA结构由C‑DNA与G4‑DNA和A‑DNA杂交制备而成，所述单链DNA结构的碱基序列为与T‑DNA的碱基序列互补；Hybrid DNA通过S‑Au键固定在金电极上。通过巧妙设计的Hairpin DNA和Hybrid DNA以及基于Exo III的目标物循环放大，实现了结合均相反应和非均相反应的正反馈放大策略。该策略表现出超高灵敏度，检测限低至0.12aM T‑DNA，对T‑DNA和其他碱基错配核酸具有高选择性。

技术领域

本发明属于电化学传感器技术领域，具体涉及一种基于核酸外切酶Ⅲ的正反馈放大电化学传感器及其制备方法与应用。

背景技术

获得性免疫综合征，又名艾滋病，是一种获得性的传染疾病。1983年，人类免疫缺陷病毒(HIV)在美国首次发现，伴随其出现的是世界上最致命的疾病之一—获得性免疫缺陷综合症(艾滋病)。该HIV组的基因是两条相同的RNA链，通过逆转录，它可以转录成DNA从而进一步在宿主细胞内表达基因。它攻击宿主免疫系统并导致T4淋巴细胞的破坏，导致人体免疫系统崩溃，使人体无法防御许多疾病从而导致死亡。因此，检测出艾滋病毒生物标志物或基因对于艾滋病的早期诊断、临床治疗以及预防病毒的传播非常重要。目前，艾滋病的早期诊断最常用的方法是检测艾滋病毒宿主体内的抗体。然而，从感染到产生HIV的抗体需要几周到几个月时间，称为HIV的窗口期。在这期间，因为没有足够的抗体制作完成，所以艾滋病无法被检测到。为了实现早期快速地人类艾滋病的诊断，可以检测宿主细胞中与HIV相关的DNA，从而克服了窗口期的问题。

在疾病的早期，生物标志物的水平通常很低，超灵敏检测痕量核酸生物标志物对于早期诊断至关重要。为了满足高灵敏度的检测要求，科研人员已经利用各种基于DNA的生物反应实现信号放大，例如聚合酶链反应(PCR)，酶辅助靶目标物循环(EATR)，滚环扩增(RCA)，链置换扩增(SDA)，杂交连锁反应(HCR)和催化发夹放大(CHA)。其中，EATR引起了广泛的研究兴趣，因为核酸酶，如切刻酶和核酸外切酶，可以在温和的温度下实现快速有效的放大。但是，切刻酶由于有特殊的识别位点，所以对DNA序列提出了更高的要求，导致设计复杂性增加。不仅如此，它通常需要在聚合酶辅助下实现再循环，这增加了成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种基于核酸外切酶Ⅲ的正反馈放大电化学传感器及其制备方法与应用。通过巧妙设计的Hairpin DNA和Hybrid DNA以及基于Exo III的目标物循环放大，实现了结合均相反应和非均相反应的正反馈放大策略。该策略表现出超高灵敏度，检测限低至0.12aM T-DNA，对T-DNA和其他碱基错配核酸具有高选择性。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于核酸外切酶Ⅲ的正反馈放大电化学传感器，包括金电极和固定在金电极上的Hybrid DNA，所述Hybrid DNA从5'端到3'端依次包括硫氢键、双链DNA结构和单链DNA结构，所述双链DNA结构由C-DNA与G4-DNA和A-DNA杂交制备而成，所述单链DNA结构的碱基序列为与T-DNA的碱基序列互补；Hybrid DNA通过S-Au键固定在金电极上。