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当前由于人们要揭开疾病的遗传机理以及提高医疗诊断和测试技术,对特定序列的DNA的分析检测变的越来越重要,DNA序列检测成为近几年来发展起来的基因诊断的基础。单碱基多态性(Single nucleotide polymorphisms,SNPs)是遗传变异中最丰富的形式,大约每100-300个碱基就有一个碱基可能发生突变。许多病原性和遗传性疾病都是和正常基因DNA序列的改变相关的,因此对这些单碱基突变的确认就能够实现对相关疾病的医学诊断。实现对这些基因单碱基突变的早期、准确、简便、快速的确认,对于人类相关疾病的发病机理研究及早期治疗具有非常重要的意义。目前,对于单链核苷酸以及单碱基突变的检测方法有很多种。而这些传统的方法普遍操作繁琐费时、不易定量、仪器昂贵、且对工作人员要求较高的专业技能,因此仅能在少数实验室应用。开发一些简便、价廉、精确且易于临床推广的方法是一件很有价值的工作,而就最近的研究表明由于压电DNA生物传感器具有操作简便,响应迅速,灵敏度较高,价格低廉等特点,已经成为进行核酸的结构分析和单碱基突变检测的重要手段,在本研究论文中,主要基于压电石英晶振表面的质量效应,DNA连接酶反应和纳米颗粒放大效应来实现DNA目标链中的单碱基突变检测,主要内容如下:利用核酸标记金纳米颗粒,提出了一种基于DNA连接酶反应和纳米金放大效应的压电检测方法,用于单碱基突变的检测(第2章)。首先将巯基修饰的DNA捕获探针固定在压电石英晶振金电极表面;然后加入目标链和金标DNA探针,形成DNA双链;经连接酶连接后加热解链,当目标链和探针序列中有单碱基错配时,所形成的DNA双链解链,晶振频率将回复到固定捕获探针时的数值,而目标链和两探针完全匹配时,则不发生解链,晶振频率将不会回复到初始值,从而可以达到区分基因点突变的目的。该方法已成功的应用于人工合成的β-地中海贫血基因密码子17(CD17)的单碱基突变的检测。与传统的方法相比,该方法操作简便,快速,最小检出值可以达到2.6 pmol/L,为基因突变疾病的临床诊断提供了一种新手段。此后,我们又将这一检测体系的传感器的再生及DNA链的纯化进行了改善(第3章)。简言之,5’端标记有生物素的捕获探针和3’端修饰有Fe3O4/Au磁性纳米颗粒的检测探针与目标链进行杂交,形成DNA双链,经过酶连后加热解链,当目标链和探针有单碱基错配时,两探针之间以及探针与目标链解离,而对于完全匹配的目标链,两个探针不会解离,而当解链后的DNA链与压电石英晶振表面固定的BSA-脱硫生物素-亲和素反应,由于完全匹配的两探针没有解离,则捕获探针5’端标记有的生物素可以和金电极的亲和素反应,引起电极表面质量变化,从而引起频率的降低,而对于不完全匹配目标链,晶振表面频率几乎没有变化,使用该方法,对β地中海贫血基因的-28位点突变的情况(这种突变是中国西南省份发病率最高的四种突变中的一种)成功地进行了检测。分子信标技术,由于其非标记、灵敏且具有较高的选择性等特点,已被证明是一种非常有用的核酸检测方法。在第4章,我们发展了一种新的、基于分子信标识体变构控制的电化学通道法,用于DNA杂交反应的检测。该方法灵敏、特异性好、无需标记,并且可以很好地用于单碱基错配的区分。首先,将标记有生物素(作为质量放大信号分子)的分子信标识体固定于压电石英晶振的金电极表面,然后用巯基11酸封闭电极,形成分子印迹发夹结构。对于完全匹配的目标链,当杂交反应发生时,发夹状结构被破坏,形成配基键合的DNA双链结构,生物素远离电极表面,当与亲和素反应时,引起传感器表面质量显著变化,频率降低。而对于有单碱基突变的目标链,则发夹结构不会打开,不能形成DNA双链结构,当加入亲和素,由于环形探针的空间阻碍作用,生物素不会与亲和素发生作用,电极表面的质量变化不明显,从而频率也没有明显的下降。使用该方法对包含第142位密码子的α-地中海贫血基因片断进行了分析,浓度检测动态线性范围为1.41×10-11-1.41×10-7M,检测下限可达10-11M。此外,我们使用大豆磷脂包被半胱氨酸,制备了一种可控制释放的脂质体微囊探针。在免疫分析中,通过包入的半胱氨酸的释放,实现被分析物的高灵敏检测。当在脂质体与纳米金的混合溶液中加入表面活性剂,脂质体表面被破坏,释放出半胱氨酸,从而使纳米金团聚,溶液变为蓝色。使用这种体系将使免疫分析变得简单,灵敏,将为免疫分析提供一种新途径(第5章)。