[发明专利]一种基于钒酸铋的光电化学检测miRNA-21含量的方法

说明书

本发明公开了一种基于钒酸铋的光电化学检测miRNA‑21含量的方法，属于分析检测领域。本发明方法结合miRNA‑21介导的滚环扩增、内切酶特异性识别水解反应与亚甲基蓝或耐尔蓝对双链DNA的特异性嵌入所造成的BiVO₄修饰电极的光电信号激发，构建信号“增强型”检测。本发明方法在0.005‑10000pM浓度范围内可实现高灵敏检测miRNA‑21，检测限低至0.3fM。与传统方法相比，本发明所提出的无标记光电化学检测方法具有成本低，操作简便灵活，试剂用量小，灵敏度高，背景信号小等优点，有望成为有效检测miRNA‑21的方法之一。

技术领域

本发明属于分析检测领域，涉及一种基于钒酸铋的光电化学检测miRNA-21含量的方法。

背景技术

MicroRNA(miRNA)是内源的、进化上保守的、非编码的单链RNA[He L,HannonG.J.Nat.Rev.Genet.2004,5:522–531.]，其在调节转录中起着至关重要的作用，并在多种生物过程(如细胞增殖，分化，凋亡和造血中)起重要的调节作用[Wang Y,Li Z H,Weber TJ,Hu D H,Lin C T,Li J H,Lin Y H.Anal.Chem.2013,85:6775–6782；Wang Y,Tang L H,Li Z H,Lin Y H,Li J H.Nat.Nat.Protoc.2014,9:1944–1955.]。研究表明，miRNA的表达可能与许多人类疾病密切相关[Esquela-Kerscher A,Slack F J.Nat.Rev.Cancer 2006,6:259–269；Gupta A,Gartner J J,Sethupathy P,Hatzigeorgiou A G,Fraser NW.Nature 2008,451:600–600.]，其可以作为疾病诊断的生物标志物[Grosshans H,Filipowicz W.Nature 2008,451:414–416.]。传统的miRNA检测方法样品预处理耗时，实验过程复杂和实验成本高，严重限制了它们的实际应用[Jia H,Li Z,Liu C,ChengY.Angew.Chem.Int.Ed.2010,49:5498–5501.]。因此，开发检测miRNA的高灵敏检测方法具有重要意义。

发明内容

光电化学(PEC)分析是基于光激发下的光活性材料与待分析物之间的直接或间接相互作用而建立起来的一种新型分析方法。在检测过程中，外加激发光源所产生的电信号可以有效被区分，因此背景信号可以明显降低，传感器的性能较高。近年来光电化学生物传感器得到了快速发展并且被广泛应用到很多领域。

本发明采用的光电材料为绿色环保的铋基化合物BiVO₄[Li H,SunH.Curr.Opin.Chem.Biol.2012,16:74-83.]。铋基化合物由(Bi₂O₂)²⁺主体层和其他客体离子层形成的层状结构，该层状结构有助于光生电子在层间的迁移，有效减少光生电子-空穴的复合，进而提高光生载流子的利用效率。BiVO₄在LED光源激发下，价带上电子跃迁至导带，同时空穴留在价带，导带上传到电极，产生阳极光电流。电子供体存在下可以有效消耗BiVO₄价带上的空穴，降低了空穴电子的复合效率，使得光电流大大提高。本发明构建的传感器在目标分子miRNA存在时，引发滚环扩增反应，在核酸内切酶的辅助下，产生许多单链DNA；并且可与固定在电极上的DNA杂交成双链DNA，将信号分子嵌入电极上的双链DNA中，激发BiVO₄的光电流信号，产生的光电流信号变化差值与目标物浓度相关，进而达到检测miRNA的目的。该方法使用的生物探针均不需繁琐且昂贵的标记，因此大大节省试验成本，提高了检测的方便性，灵敏度高，选择性好。

本发明的目的在于提供一种快速、高效的miRNA光电化学检测方法，该方法具有线性范围宽、检测限低(灵敏度高)、特异性强、使用方便、成本低廉等优点。