生物传感与分子诊断.pdfVIP

第九届全国电分析垡堂堂查全墼笙垒塑墨叁 垒查全塑宣墨堡垒堡鲨 A1,6生物传感与分子诊断 鞠烷先 (南京大学化学化F学院，生命分析化学教育部重点实验室，南京210093) 构以来，生命和病理过程的结构解释取得了重要进展，使生命科学由描述性科学 进步为包含理论、创造和预见的科学。但这对医学来说，是很不够的。首先，分 子生物学是从生物技术发展起来的，它始终没有脱离“技术”的框架，不足以全 面认识生命过程。因此，运用化学的理论、观点与方法，从分子层次、细胞层次 和整体上来研究疾病发生、发展和防治机理和规律并建立分子诊断新方法具有重 要意义，这也是化学生物学和电分析化学研究的重要领域与方向。 电荷传输过程是生命现象最基本的运动过程，生物大分子的氧化还原过程是 生命体中能量转换和物质代谢的原动力。早在1791年，Galvani发表了关于“青 蛙实验”的著名论文，就揭示了生物学与电化学之间的深奥联系。因此，生物体 系电子传递机制研究对于揭示生命过程的本质、发展分子诊断方法具有重要意义。 电分析化学的高灵敏度和高选择性为生物传感和分子诊断研究提供了重要工具， 生命科学的发展又向电分析化学研究提出了新的挑战。这些挑战催生了不少新型 的电极体系，使电分析化学在方法与技术上得到长足发展。 近年来，纳米化学、生物分子电子器件和单细胞、单分子检测等研究领域取 得的重要成就，促成了“纳米生物电分析化学”的诞生和“生物传感器”的发展。 纳米粒子在生物电化学和分子诊断领域展现出特有的魅力，纳米材料、纳米电极 与生物敏感材料的结合，有可能产生新型生物传感器件，为生命科学研究和分子 诊断提供了有力的手段。 运用新的合成技术，制备纳米仿生材料已成为生物电分析化学和生物传感研 究的重要领域。利用自组装特性和纳米材料与生物分子(如DNA和酶、抗体等蛋 白)的相互作用构建二维及三维仿生界面，发展电化学生物分子器件，研究生物 分子在仿生界面上的固定化、空间取向、生物活性变化的动力学机制，揭示纳米 仿生界面上生物活性小分子与细胞、生物大分子间识别的内在规律，研制纳米生 物电化学传感器，将推动生物分子电子学和单细胞、单分子的检测方法的发展， 可为生物医学研究、生物产品质量控制、食品安全乃至国家安全方面的检测提供 有效的手段。 自然界的生物膜是最重要的超分子研究体系，它是生物体内许多重要反应的 场所，开展自组装超分子体系仿生膜的电化学研究对于认识生物膜乃至细胞膜的 结构与功能的关系，揭示生命体系调控过程的化学本质，实现人工生物模拟催化 剂的设计和发展高灵敏度的分子诊断方法具有重大的指导意义。 氧化还原蛋白质、酶与电极表面之间的直接电子传递研究具有重要的理论和 22 第九届全国电分析化学学术会议论文摘要集 A大会报告与评论综述 实践意义。最近，金胶与银胶纳米粒子、介孔与微孔分子筛、Zr02与Ti02纳米粒 子、碳纳米管等修饰电极已得到广泛应用，一些生物分子或蛋白质在纳米仿生界 面上表现出的直接电子转移已引起人们广泛注意，利用蛋白质的直接电子传递， 已经发展了一批高灵敏度的无试剂生物传感器和新型免疫传感器。 自Pale6ek等发现核酸的电化学活性以来，DNA电化学行为和识别研究已引 起足够重视，导致了一系列用于快速、廉价检验DNA浓度和结构变化的伏安方法。 DNA电化学传感器结合了电化学方法的分析能力和核酸识别过程的特异性，因而 在检测DNA杂交方面受到广泛关注。这种技术代表了一个有着众多优点的新研究 领域，如廉价、易于设计、小尺度和低能耗，因此在分子诊断方面正在发挥重要 重要。 电化学发光已用于生物电分析化学研究，并在临床上用于分子诊断。利用标 汜物直接或间接ECL反应，再结合特定免疫反应进行测定具有高的灵敏度和宽的 确的DNA测定。ECL免疫和DNA探针磁微球可以自动筛分，用于测定和诊断多 种分析物。此外，量子点电化学发光己引起分析化学和生物医学领域的广泛关注。 将液相色谱和毛细管电泳的高分辨率与电化学检测的高灵敏性相结合的方法 是目前多组分复杂生物样品痕量分析的一个重要手段。构建液相色谱．电化学和毛 细管电泳．电化学检测技术，研制相应的分析仪器，建立这类方法的定性、定量及 换能理论模型，提高分离效能与物