[发明专利]基于DNA树枝结构@Zr-MOF检测HBV-DNA的SPRi传感器的制备与应用

说明书

本发明公开了一种基于DNA树枝结构@Zr‑MOF检测HBV‑DNA的SPRi传感器的制备与应用。所述传感器的制备方法包括：DNA链S1、S2、S3经自组装制得DNA树枝结构；将HBV‑DNA与Linker DNA混合，用作启动树枝结构的自组装反应体系；将固定有捕获探针的芯片组装在SPRi平台上，先将HBV‑DNA与Linker的复合物注入SPRi平台中，复合物与捕获探针结合，HBV‑DNA与捕获探针杂交；然后注入树枝结构，与HBV‑DNA杂交，引起第一次SPR信号放大；最后注入Zr‑MOF，Zr‑MOF通过锆氧键与树枝结构交联，引起第二次SPR信号大幅度增长，通过检测SPR信号，实现对HBV‑DNA的检测。本发明的方法能极大地提高HBV‑DNA的检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及乙肝病毒检测技术领域，特别是涉及一种基于DNA树枝结构@Zr-MOF检测HBV-DNA的SPRi传感器的制备与应用。

背景技术

乙型肝炎病毒引起的病毒性肝炎是一种全球性的严重公共卫生问题，会进一步导致其他有害后果，比如肝硬化和肝细胞癌。根据世界卫生组织(WHO)的数据，全世界有超过4亿人感染乙型肝炎病毒，由乙肝病毒感染引起的肝病导致了每年约100万人死亡(MaHony，1999)。而控制疾病传播的方法之一是尽早对病毒进行快速有效的诊断，所以许多研究都致力于HBV-DNA检测以及其定量系统的开发(Shakoori等人，2015年)。

近年来，随着纳米技术的飞速发展，基于纳米科学构建的检测乙肝病毒的生物传感策略取得了很多重要进展(Shakoori等人，2015年)，有利于对HBV进行有效的治疗及检疫。聚合酶链式反应(PCR)、DNA微阵列、电化学生物传感器、表面增强拉曼光谱、比色法等多种检测方法被构建以实现对HBV-DNA的灵敏检测。在众多发展起来的技术中，PCR因其靶扩增策略的优越效率而成为HBV-DNA超灵敏检测的最广泛的技术。但是PCR扩增需要精密设计多种引物及特殊的DNA聚合酶，还要求精确控制温度，实验过程非常繁琐复杂且成本较高，极大地限制了它的实际应用。

表面等离子体共振成像（SPRi）的生物传感器是一种高通量、免标记的技术，可以实时、可视化地检测各种临床上感兴趣的分析物。与其他传感方法（表面增强拉曼散射、荧光和电化学）相比，基于SPRi的生物传感器不需要额外的染料、标签或特殊试剂来产生输出信号。鉴于这些优点，该生物传感平台是检测多种HBV-DNA的理想传感平台。然而，由于缺乏有效的SPR信号放大，利用基于SPRi的生物传感方法检测低丰度的HBV-DNA仍然是一项具有挑战性的工作。

基于DNA自组装的靶物质检测与扩增技术是一种不依赖于酶的动态纳米技术，其概念的提出依赖于作为遗传物质的DNA具有碱基互补配对特性。无酶的DNA纳米自组装结构展现了独特的优势（生物兼容性、设计灵活、可控尺寸等）和其应用潜力。其中非线性HCR组装策略成功在SPR界面组装并显著改善了分析性能，突破了一维的限制，能够在多维空间形成树枝状纳米结构。但DNA自组装结构的质量较小，提高SPR传感器的灵敏度的能力有限。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于DNA树枝结构@Zr-MOF检测HBV-DNA的SPRi传感器的制备与应用，通过在组装DNA树枝型纳米结构的单链DNA末端修饰磷酸基团，使Zr-MOF（金属有机框架材料，MOF材料）可以通过锆氧键连接在树枝结构上，引起显著的SPR响应，极大地提高检测灵敏度，从而构建了一种在SPRi平台高灵敏、免标记检测HBV-DNA的传感策略。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种检测HBV-DNA的SPRi传感器的制备方法，包括如下步骤：

（a）制备DNA树枝结构：将三条末端修饰了磷酸基团且碱基序列彼此互补DNA链S1、S2、S3混合孵育，得到DNA树枝结构；

（b）制备HBV-DNA与Linker复合物：将HBV-DNA与Linker DNA混合孵育，用作启动DNA树枝结构的自组装反应体系；