DNA生物传感器及其研究进展.pdfVIP

生物技术通讯000115 生物技术通讯 LETTERS IN BIOTECHNOLOGY 2000　Vol.11　No.1　P.45-53 DNA生物传感器及其研究进展 高志贤　晁福寰 摘　要：就DNA生物传感器的工作原理、分类、DNA探针的固化方法，以及电化学DNA生物传感器、光学DNA生 物传感器及压电DNA生物传感器的研究进展、优缺点和发展趋势加以介绍。 关键词：DNA生物传感器; 生物传感器; DNA探针 Advance on DNA biosensor Gao Zhixian Chao Fuhuan Abstract： Key words：DNA sensor; biosensor; DNA probe▲ 　　随着基因结构与功能研究的不断深入，特别是人类基因组计划的发展，基因的分离及分析检测在卫生防疫、医 学诊断、药物研制、环境科学及生物工程等领域发挥着越来越重要的作用。许多新的生物技术的开发，为发展高灵 敏、高特异性的生物分析检验方法注入了活力，已引起国内外生物分析工作者的广泛关注。其中利用DNA分子间的 特异性互补配对规律，研究对特定核酸序列（基因片段）实现快速分析的新方法——DNA生物传感器，为分子生物 学研究提供了全新的基因检测技术。它与传统的标记基因技术方法相比，具有快速、灵敏、操作简便、无污染，并 具有分子识别、分离纯化基因等功能，已成为当今生物传感器领域中的前沿性课题。 1　DNA生物传感器的设计原理及其分类 　　DNA生物传感器是一种能将目的DNA 的存在转变为可检测的电、光、声等信号的传感装置。DNA生物传感器 ［1～3］ 和其它的生物传感器一样,包含两部分 ，即分子识别元件（DNA）和换能器。识别器件主要用来感知样品中 是否含有（或含有多少）待测物质，转换器件则将识别器件感知的信号转化为可以观察记录的信号（如电流大小、 频率变化、荧光和光吸收的强度等）。在待测物、识别器件以及转化器件之间由一些生物、化学、生化作用或物理 作用过程彼此联系。其设计原理是在电极上固定一条含有十几到上千个核苷酸的单链DNA(ssDNA),通过DNA分子杂 交,对另一条含有互补碱基序列的DNA进行识别,结合成双链DNA(dsDNA)。杂交反应在敏感元件上直接完成，换能 器能将杂交过程所产生的变化转变成电信号。根据杂交前后电信号的变化量，推断出被检测的DNA量。由于杂交后 入嵌合剂，把分子杂交后的DNA分子含量通过换能器表达出来。因换能器和分子识别种类不同，所以就可以构成不 同类型的DNA生物传感器，见图1。 生物技术通讯000115 图1　DNA生物传感器的分类 2　DNA生物传感器的研究进展 　　DNA生物传感器是近几年发展起来的新型生物传感器，这类传感器起步较晚，但因有很高的实用价值，已引起 世界各国生物传感器学者的高度重视。DNA生物传感器一起步就吸收了其它各种传感器的优点并充分利用高新科学 技术，发展速度十分迅猛，已在各个研究方面有所突破。现就各种DNA传感器的研究进展加以介绍。 2.1　电化学DNA生物传感器 　　电化学DNA传感器主要有DNA修饰电极制作的传感器和离子敏场效应管DNA传感器。电化学DNA传感器的换 ［24］ 就10年来电化学DNA传感器的研究现状进行了综 能器是目前传感器中最成熟的一种,文献报道较多,其中Palanti 述。 2.1.1　DNA修饰电极制作传感器 　　这种电化学DNA传感器是由一个支持DNA片段（探针）的电极（如玻碳电极、金电极、碳糊电极和裂解石墨电 极等，其中以玻碳电极和金电极较为常见）和检测用的电活性杂交指示剂（或称为DNA嵌合剂）构成。其原理是基