[发明专利]一种检测口腔癌DNA的拉曼光谱传感器

说明书

本发明公开一种检测口腔癌DNA的拉曼光谱传感器。该传感器包括金盘热电极，cDNA，sDNA和4‑MBA组装在银纳米立方块表面的SERS tag及内切酶Nt.BstNBI。目标DNA tDNA和cDNA互补配对形成双链DNA，引入的SERS tag通过sDNA与cDNA互补配对形成双链结构，组装在电极表面获得初始信号I₀，Nt.BstNBI识别特异性识别位点，cDNA被切割成两段，SERS tag从电极表面脱落，拉曼信号减小，检测电极表面得到拉曼信号I_f，同时释放出目标DNA，进行下一次杂交酶切循环。I₀与I_f的差值∆I与目标DNA的浓度呈线性关系，即实现对口腔癌DNA的高灵敏度检测。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及一种检测口腔癌DNA的拉曼光谱传感器。

背景技术

口腔癌由于其高度的全球普及性，已被确定为主要的全球健康问题。目前，现有的诊断技术（例如刷式活检，细胞病理学，可视化辅助等）直到疾病发展到晚期才能够检测出该疾病，所以尽管口腔癌的诊断和治疗方法取得了长足发展，但存活率仍然很低。口腔癌的非侵入性早期诊断是减少这种疾病死亡的最有效手段。最近，唾液已成为一种理想的诊断液，因为其中发现了越来越多与癌症相关的核酸。与血液相比，唾液具有许多明显的优势。然而，许多与唾液诊断技术相关的挑战仍然显著存在，例如灵敏度低和特异性差。因此，开发具备高灵敏度和高选择性的在唾液中检测口腔癌的方法非常重要。

染色体带11q13是口腔癌中最频繁扩增的区域之一，口腔癌过度表达1（ORAOV1），则是位于其染色体上的一种新基因。根据文献报道，ORAOV1的扩增与更大的肿瘤大小，淋巴结转移，不良的组织学分化和口腔癌的临床分期密切相关。因此ORAOV1能作为新的靶标并被研究以开发诊断口腔癌的策略。

作为一种有效且无创的技术，表面增强拉曼散射（SERS）由于其简单，多路复用功能和单分子检测的诱人优势，适用于DNA的有效检测。特别是在基于SERS的生物测定中没有光漂白和生物自发荧光。Ag纳米立方体（AgNCs）通过其具备高电磁场的尖锐边缘提供高质量的热点，单个AgNC的SERS增强作用甚至可高达10⁸。因此，AgNCs适用于组装和形成等离子体增强的SERS信号，并用于开发高灵敏度和定量的SERS生物传感器。

限制性核酸内切酶Nt.BstNBI能识别一个简单不对称序列（5'-GAGTC-3'），这个序列包含了口腔癌基因互补序列，并且在距其识别位点3'末端第4个碱基处仅切割一条DNA链。与核酸外切酶III不同，限制性核酸内切酶只能切割特定位点，这使得DNA检测更加具备准确性和特异性。Kiesling等基于这种原理，报道了一种称为切刻核酸内切酶信号放大（NESA）的新型核酸检测技术。其他文献报道了许多其他基于NESA开发的DNA生物传感器。所有这些生物传感器都显示出NESA的高放大效率和高特异性。

热电极是通过施加电流直接或间接加热电极的一种加热电极技术。其明显的优点是能在保持溶液温度几乎恒定的同时迅速提高电极温度。目前尚无工作将热电极与NESA特异性识别特点结合用于SERS生物传感器中的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便且超灵敏的SERS生物传感器，基于切刻内切酶Nt.BstNBI的酶切循环过程信号放大及目标诱导链置换机制与热电极和表面增强拉曼技术结合，构建了应用于DNA高灵敏度检测的生物传感器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种检测口腔癌DNA的拉曼光谱传感器，包括金盘热电极，捕获探针cDNA，信号探针sDNA和信号分子4-MBA组装在银纳米立方块表面的SERS tag及切刻内切酶Nt.BstNBI，其中：