[发明专利]二氧化锰纳米片介导的比率荧光生物传感器用于细胞内microRNA的检测与成像

说明书

本发明提供一种二氧化锰纳米片介导的比率荧光生物传感器用于细胞内miRNA的检测与成像，该检测方法包括将MnO₂纳米片、含有荧光供体的探针H1、含有荧光受体的探针H2与待测样品混合，检测供体荧光信号与受体荧光信号的变化，以荧光受体与荧光供体的荧光强度的比值作为荧光比率信号。该方法选择性好，灵敏度高，在miRNA相关疾病的早期诊断中具有巨大的潜力。

技术领域

本发明涉及医疗领域，具体涉及二氧化锰纳米片介导的比率荧光生物传感器用于细胞内microRNA的检测与成像。

背景技术

MicroRNA(miRNA)是存在于真核生物中的一组非编码RNA分子，其通过调节基因的表达在多种生物过程中发挥重要作用，如细胞增殖、分化和凋亡。越来越多的证据表明，miRNA表达水平的改变与癌症的发生和发展密切相关。例如，miRNA-21在多种癌症中过表达，如乳腺癌、肝癌和肺癌。因此，miRNA可作为潜在的癌症生物标志物。miRNA的检测对于早期癌症诊断具有重要意义。然而，由于miRNA自身特点的局限性，例如短的序列(约22个核苷酸)、低丰度、家族成员之间的高序列同源性和易降解性，miRNA检测方法必须具有高灵敏度和准确性。

传统的miRNA检测方法包括Northern印迹、实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)和微阵列。虽然这些方法可以在溶液或细胞裂解液中实现miRNA的检测，但是它们需要耗时的步骤，实验复杂且昂贵，限制了它们的广泛应用。为解决这些问题，引入了新的miRNA检测方法，如电化学方法、表面增强拉曼方法、比色法和荧光法。其中，荧光方法由于耗时短、重现性好、简单且灵敏而备受关注。此外，荧光成像可用于细胞水平上目标物的检测。

目前，已经使用荧光成像技术设计了一系列用于活细胞中miRNA的检测方法。分子信标(MB)作为一种检测活细胞中miRNA的方法，其通过简单的设计，目标物可以与MB杂交产生荧光信号，从而实现miRNA的检测。然而，MB通过转染递送到细胞中，转染效率低，信号表达有限。为解决此问题，一类使用纳米材料作为载体的方法已被用于miRNA的检测。Wang研究小组设计了一种载有金纳米粒子的分列式DNA酶探针，用于癌细胞中miRNA的成像。Kuang等人基于金纳米粒子和量子点开发了DNA驱动的核心-卫星组装探针实现了细胞内miRNA的检测。然而，这些检测方法集中于单响应信号并基于检测荧光强度的绝对变化。可能会受到各种环境因素的干扰，包括核酸酶降解、热力学波动、探针浓度分布不均、细胞自发荧光和光源漂移等，影响检测的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测miRNA探针组、生物传感器、试剂盒及使用该探针组、生物传感器、试剂盒检测miRNA的方法和应用。

本发明的方法、探针组、生物传感器以及试剂盒基于MnO₂纳米片介导的比率荧光法，因此可以在两个不同波长下同时测量荧光强度。并且可以避免由实验环境(酶降解、热力学波动、探针浓度分布不均匀和光源漂移等)引起的假阳性信号。具有较高的灵敏度以及对miRNA-21的高选择性。能够用于区分正常细胞和癌症细胞(比如区分L02和HepG-2细胞)中miRNA-21的表达水平。与miRNA相关疾病的诊断上拥有潜在的应用价值。

本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种检测miRNA的方法，所述方法包括将MnO₂纳米片、含有荧光供体的探针H1、含有荧光受体的探针H2与待测样品混合，检测供体荧光信号与受体荧光信号的变化，以荧光受体与荧光供体的荧光强度的比值作为荧光比率信号。所述方法为体外检测。

含有荧光供体的探针H1、含有荧光受体的探针H2为发夹探针，该H1探针和H2探针中存在互补序列，互补序列分别位于其发夹茎中，以阻断二者之间的自发自组装。