[发明专利]基于适配体“开关”构象变化控制释放电化学系统的构建及其应用

说明书

本发明是基于适配体“开关”构象变化控制释放电化学系统的构建及其应用，基于封装MB作为电子转移介质的氨基化介孔硅材料，设计了一种高灵敏检测U118‑MG型细胞的电化学系统。利用与U118‑MG型细胞具有良好作用的DNA适体，当其存在时引发适体与介孔硅复合材料的脱离，从而MB被释放。释放的MB信号分子被带负电的ITO电极捕获，从而将大量的信号分子聚集于电极表面实现U118‑MG型细胞的检测。本专利利用上述所提分析检测原理，基于新型ITO电化学系统不仅实现了U118‑MG型细胞适配体的筛选，而且为实际复杂样本中U118‑MG型细胞的高灵敏检测提供了一种新的思路。

技术领域

本发明涉及电化学系统的构建及其应用，尤其是涉及基于适配体“开关”构象变化控制释放电化学系统的构建及其在多形性胶质母细胞瘤分析传感领域的应用，属于功能纳米材料和化学生物传感技术领域。

背景技术

1992年，六方状、立方状硅基分子筛被美国Mobil公司的科学家首先合成，开创了合成介孔分子筛的先河。这种材料具有一些传统微孔分子筛缺乏的特殊优异性质，如孔道排列规整有序、孔径分布窄、孔径较大且可调(1.5～10nm)、比表面积大和稳定性好等，因此被广泛应用于各种领域，如生物材料、分离提纯、半导体光学器件、催化剂、药物递送、传感器件等。不仅如此，可以通过改变封口方法和应激条件设计出多样化的控制系统。目前，科学家们已经设计出pH、温度、光、氧化还原反应、酶、抗原等一系列的应激型介孔硅控制释放系统，尽管如此，这些系统大多数将目光集中在均相体系中，特别是光学体系，因硅基弱的导电能力使得电化学控制系统研究较少，这给我们很大的启示，具有较大的科学研究意义。

适配体(Aptamer)是利用指数富集配体系统进化(SELEX)技术从体外筛选得到的，可以是RNA或单链DNA。Aptamer通过折叠形成特定的空间构象与目标分子结合，然而Aptamer与靶标结合的分子基础还未被彻底认识，如何对其进行结构优化而不影响其识别性质的化学修饰，也存在一定的挑战。主要原因在于：目前一般都是计算化学的方法模拟得到Aptamer的二级结构，这是远远不够的，还需要通过实验方法获得Aptamer与靶标结合的实时动力学性质，才能更准确地描述Aptamer结合靶标的结合模式、结合位点以及空间构型，并清晰准确地阐述其识别的分子机制，从而为后续Aptamer的设计优化提供理论基础。但是，光学体系存在一定的挑战，如材料的光漂白性、分析方法的时效性等，所以，开发一种简单灵敏的非光学分析方法研究Aptamer与靶标的动态结合具有十分重要的意义。

胶质瘤是中枢神经系统肿瘤中最常见而又最难治疗的恶性肿瘤，约占全部颅内肿瘤的50％-60％。即使运用现代显微外科技术、放疗、化疗等综合治疗措施后，胶质瘤患者预后仍不理想，1年和2年生存率仅为58％和31％。目前，临床上对胶质瘤的诊断和治疗存在较大的挑战：①缺乏相应的分子标志物，对胶质瘤发病的分子机制不甚了解，早期诊断存在很大困难；②胶质瘤浸润性生长的特性使得手术无法完全切除，血脑屏障也导致多数化疗药物无法进入颅内达到治疗效果。寻找胶质瘤组织、细胞的特征性分子指纹，明确胶质瘤起源、发生、发展过程中的生物标志物，并实现对这些生物标志物的快速特异性灵敏检测，对胶质瘤的早期诊断和预后治疗等都具有非常重要的科学意义和临床价值。