手足口病(Hand Foot and Mouth Disease,HFMD)是兒童常見的一種傳染病。它的臨床癥狀大多數為輕微的跡象,其表現為發熱癥狀,和手、腳、口和臀部的皮疹。部分患者還伴有嚴重的腦炎、心肌炎、肺部感染等并發癥,甚至死亡。現有手足口病基因的臨床診斷和監測方法包括環介導等溫擴增技術、實時熒光定量PCR和時空掃描分析等。但這些方法均存在一定的局限性,如耗時、價格昂貴和靈敏性較差等不足。


因此,建立針對手足口病的特異、快速、簡便的檢測方法具有廣泛的臨床應用前景。電化學DNA生物傳感器具有價格低廉、響應速率快、易微型化、靈敏度高、操作簡便等優點,已在疾病基因診斷等領域得到廣泛應用研究。特別是,微電極具有極化電流小、高信噪比、高傳質速率、高穩態電流密度等優點,可有效提高傳感器檢測的敏感度,成為DNA電化學傳感器領域的重點研究方向之一。本文針對臨床手足口病的需求和基因序列特點,設計手足口病特異探針,結合微電極優勢,構建了基于微電極的DNA電化學傳感器,通過對傳感器的靈敏度、特異性等性能的考察,實現了對手足口疾病相關基因的高靈敏和高特異性檢測,建立了手足口疾病特異性基因檢測的DNA電化學傳感器新技術。


本文主要研究工作包括:第一章基于金微電極的DNA電化學傳感器檢測手足口疾病基因本章將金微電極技術和電化學傳感技術有機結合,構建了一種“三明治”模式傳感器用于檢測手足口疾病基因,對傳感器的特異性、靈敏度及抗干擾能力等進行了考察。實驗結果表明,該傳感器具有較好的特異性,能夠區分目標序列和錯配堿基序列,線性范圍為0.01 pM~10 nM,檢測限為13.3 fM(S/N=3)。在以血清作為模擬實際樣品背景體系下,對足口疾病基因進行檢測,結果顯示該傳感器能夠實現對目標序列的檢測,為實際血液樣品的分析奠定了基礎。第二章基于納米金修飾微電極的DNA電化學傳感器檢測手足口疾病基因本章利用循環伏安法將金納米粒子沉積于微電極表面,形成納米金修飾微電極,使微電極比表面積增大了10.9倍,增加了捕獲探針的負載量,對檢測信號起到放大的作用。


本實驗將微電極技術、納米技術及電化學傳感技術有機結合,建立了一種靈敏、快速檢測手足口疾病基因的新方法。利用掃描電鏡(SEM)及交流阻抗(EIS)技術對構建的納米金修飾電極表面形貌及電極修飾過程進行表征。實驗結果表明,該傳感器線性范圍為0.001 pM~1000 pM,檢測限為0.3 fM(S/N=3)。在應用于手足口疾病基因的PCR擴增樣品檢測研究中,該傳感器可實現對PCR擴增產物的檢測,與PCR擴增產物凝膠電泳檢測結果一致,為用于臨床實際樣品的檢測奠定了實驗基礎。