[发明专利]一种核酸纳米结构及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种核酸纳米结构及其制备方法与应用，所述核酸纳米结构包括四条核酸单链，所述第一单链核酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述第二单链核酸序列如SEQID NO.2所示，所述第三单链核酸序列如SEQ ID NO.3所示，所述第四单链核酸序列如SEQ ID NO.4所示。本发明方案制备的核酸纳米结构形状、体积可灵活设计，易于与DNA、RNA、蛋白质和小分子等目标物相互作用，便于探针修饰，在纳米孔检测过程中放大信号，减慢速度，产生高分辨的检测信号，实现了多种孔径的纳米孔传感器对单分子目标物的检测。

技术领域

本发明属于纳米孔检测技术领域，具体涉及基于一种核酸纳米结构及其制备方法与应用。

背景技术

HPV18是人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)中的一个型别，是世界卫生组织(WHO)确认的、与宫颈癌高度相关的13种高危型HPV之一。HPV16和HPV18引起70％的宫颈癌和宫颈癌癌前病变。其中与HPV18有关的宫颈癌占10％-20％，在腺癌中HPV18感染率最高，为37.7％，相关技术通过用蛋白质纳米孔检测，这种方法灵敏度低，机械性能差；利用核酸纳米结构信号放大器的结构变化检测核酸分子，此方法核酸纳米结构结构变化前后的信号差距小，难以定量分析；结合cas12a剪切系统剪切大结构，通过检测大结构变化来检测核酸分子，此方法电流阻塞信号数量由多到少，灵敏度低。因此，构建一种固态纳米孔传感器用以准确和快速检测HPV18对于识别那些有HPV相关癌症风险的人是至关重要的。

纳米孔具有操作简单、单分子分辨率高、无标记等优点，已成为一种很有前途的生物分子传感平台。经过近二十年的发展，已经形成了两种主要的纳米孔，即蛋白质纳米孔和固态纳米孔。蛋白质纳米孔在分析小尺寸靶点时具有极高的分辨率，可用于基因测序和研究分子间的相互作用。然而，蛋白质纳米孔的孔径固定，机械稳定性差，限制了其应用范围。近年来，常用的固体纳米通道有三种：在石墨烯和氮化硅纳米膜上用离子束或电子束轰击得到的纳米通道，化学腐蚀聚合物薄膜中的重金属离子轨迹得到的锥形纳米通道和拉制毛细管得到的玻璃纳米孔。其中玻璃纳米孔由于制备简单、机械稳定性好、成本低、易于化学修饰，结构稳定，具有可调孔径和表面功能性，因此受到越来越多的关注。

纳米孔传感器的传感原理是在两个腔室之间施加一个电位差，当带电的生物聚合物通过电泳驱动通过纳米孔时，这会暂时阻止离子通过，从而导致电流下降，可以看到一个电流-时间轨迹，其对应于单分子过孔，这通常被称为事件。对事件大小、形状、持续时间和速率的分析为解释分子长度、形状、电荷和浓度提供了基础。

尽管玻璃毛细管纳米孔的直径可以在很大范围内调节，但是直接检测不同的生物分子仍然是一个巨大的挑战，原因有三个。首先，为了获得最佳的信噪比，目标物直接过孔检测法需要与之严苛匹配的纳米孔孔径，因此为不同的目标物找到匹配的孔径是一个费时费力的过程。在制备玻璃纳米孔时，需要反复优化拉伸参数，这往往是一项艰巨且耗时较长的工作。另外，当检测小分子目标物时，缓冲体系中一些带电高分子等干扰物在小孔径固态纳米孔检测过程中容易造成堵塞，导致传感器的机械稳定性差，测量过程效率低。其次，由于和目标物结构相似的带电干扰物也会产生过孔事件，引入一定程度的噪声。干扰的性质通常是未知的，因此低特异性纳米孔传感器可能导致不可预测的噪声水平，并导致后续数据分析的困难。第三，纳米孔的重复性差。虽然可以通过调整拉伸参数来调整孔径，但由于批次的不同，导致不同实验的传感信号也不同，使得传感器的重复性很低。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种核酸纳米结构，能够准确和快速检测单分子核酸片段。

本发明还提出上述核酸纳米结构的制备方法。

本发明还提出一种上述核酸纳米结构的应用。

本发明还提出一种检测核酸片段的方法。

本发明还提出一种上述方法的应用。