[发明专利]一种基于g-C3N4与CdTe/CdS量子点相互作用的双标记核酸检测方法

说明书

本发明提出了一种基于g‑C3N4与CdTe/CdS量子点(CdTe/CdS QDs)相互作用的双标记核酸检测方法，采用具纳米片结构的g‑C3N4(CNNs)与CdTe/CdS QDs作为能量共振转移体系，利用荧光能量共振转移(FRET)作用，提供一种信号增强‑猝灭型双信号输出的对特定核酸序列进行定性及定量检测的方法，可以快速简便地检测某一特定的核酸序列，且线性范围广。本发明避免了仅利用PCR技术进行核酸检测的方法中存在的定量不准确问题；选用尺寸可控的半导体量子点CdTe/CdS QDs作为荧光基团修饰不同DNA探针，可以实现多靶标检测；利用类石墨烯氮化碳纳米片CNNs与DNA‑CdTe/CdS QDs相互作用后双信号输出，克服了不同荧光检测仪器和不同批次材料性能差异的限制，减少误差，提高了检测定量的准确性和检测方法的重现性。

技术领域

本发明属于生物化学检测领域与现代光学传感技术领域，特别涉及一种基于类石墨烯的单层碳氮化合物(g-C3N4)与CdTe/CdS量子点(CdTe/CdS QDs)探针相互作用的基因快速检测方法，适用于各类生物核酸分子的检测。

背景技术

核酸是生命体重要的遗传物质，针对特定的核酸序列进行准确、灵敏的检测对于遗传疾病、病原性疾病的早期诊断以及对食物、环境样品中病原菌检测都具有十分重要的意义。常见的核酸检测技术有核酸扩增法、基因测序、基因芯片、变性高效液相色谱技术和变性梯度凝胶电泳技术等，这些技术在实际应用中可能存在着假性结果、定量不准确、操作复杂、耗费时长、价格昂贵等问题，满足不了更高要求的检测。近年来，利用纳米材料制备的生物传感器对核酸进行检测的方法是核酸检测领域的研究热点。荧光标记的核酸探针设计灵活，针对不同用途可设计出荧光信号强的探针，利用核酸杂交反应运用至实际检测中，操作简便，实用性强，能有效改进现用核酸检测技术的部分不足。

基于荧光能量共振转移(FRET)的分析方法采用的仪器简单，具有灵敏度高、所需样品量少、分析速度快的优点，目前已成为一种有效的痕量分析技术。FRET对荧光的供-受体对之间距离具有敏感性，利用单、双链DNA与纳米材料之间因不同亲和性产生的距离不同，从而控制荧光的供体和受体距离产生FRET现象，能对特定的核酸序列进行检测。因此，基于这种原理的分析方法已被广泛地用在对生物核酸分子结构、性质以及定量分析等方面的研究，是基因工程中的一种新手段。

除了对距离有要求外，FRET还对供-受体对的吸收波长和发射波长有关，荧光供体的发射光谱需在受体的吸收光谱范围内，供体的能量才能转移至受体。目前，基于FRET的核酸分析方法通常在单链DNA上标记上荧光探针作为供体，利用荧光受体对单链DNA有吸附作用，当供-受体对距离足够小时发生荧光能量共振转移，使DNA荧光标记探针的荧光猝灭，从而对特定核酸序列进行定性和定量分析。现存荧光共振能量转移方法中有采用有机染料作为能量的供-受体对的，但有机染料普遍存在需要特定波长去激发、激发光谱较窄、发射光谱较宽且分布不对称和光学稳定性差的特点；有采用以氧化石墨烯(rGO)等片层材料材料作为受体、DNA荧光探针作为供体的，这种方法往往只有单信号输出，且供-受体设计缺陷会导致吸收和发射光谱的重叠率低，容易造成荧光共振转移效率低，导致传感体系灵敏度不高的情况出现。构建一种基于FRET的稳定、高效、准确的核酸检测方法是研究发展的趋势。

发明内容

本发明提出一种基于g-C3N4与CdTe/CdS QDs相互作用的双标记核酸检测方法，利用荧光能量共振转移(FRET)作用，提供一种“ON-OFF”型双信号输出的对特定核酸序列进行定性及定量检测的方法，可以快速简便地检测某一特定的核酸序列，且响应灵敏度高、重现性好。

本发明的技术方案是这样实现的：