[发明专利]基于银纳米簇的逻辑门的构建及其在智能检测中的应用

说明书

本发明属于分析化学的分子逻辑门技术领域，涉及一种免标记、高灵敏度、高选择性的miRNA智能检测方法的建立。所述的分子逻辑门是基于银纳米簇和氧化石墨烯构建而成的，以银纳米簇的荧光强度相对值作为判断依据，当相对荧光强度大于0.5时，输出为“1”，当相对荧光强度小于0.5时，输出为“0”。所述的分子逻辑门包括OR逻辑门和INHIBIT逻辑门，它们可以用来检验实际样品中两种不同的miRNA(miR‑21和miR‑141)是否分别存在。这种逻辑检测方法可以对复杂生物样品中的多个目标分析物的含量进行鉴定，在重大疾病的早期诊断、多元检测和临床治疗等方面有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于分析化学的分子逻辑门技术领域，涉及一种免标记、高灵敏度、高选择性的miRNA智能检测方法的建立。

背景技术

分子器件是20世纪80年代提出来的，主要涉及两个领域：基于分子尺度的器件和基于分子材料的器件。其中，基于分子尺度的器件是目前最为活跃、研究最广的几个热点领域之一。分子器件对于分析化学的仪器微型化的发展至关重要，分子器件本身具有成本低、反应迅速等特点，有利于便携式仪器的发展，以达到实时、在线检测的目的。分子器件主要包括分子整流器、分子存储器、分子马达、分子逻辑门等。本专利主要是利用分子逻辑门和生物传感器来进行分析信号的智能化处理。

由于DNA出色的分子识别能力，基于DNA的分子逻辑器件在疾病诊断、生物传感等领域取得了也取得了一定的发展。DNA分子逻辑门的一个重要优势就是它可以对低浓度的目标物产生响应信号，从而完成检测。然而，建立基于分子水平的免标记逻辑传感器很少，这是由于逻辑传感器需要结合多个逻辑门，构建过程比较复杂造成的。这种逻辑传感器可以实现对同一样品中的不同目标物的多元检测，对于推动分子逻辑门在分析化学中的应用具有重要的意义。然而截止目前，仅仅有几例分子逻辑器件实现了对目标分子的多元检测。我们利用氧化石墨烯和银纳米簇，构建出一个基于OR和INHIBIT的多重逻辑门，首次实现了对两种不同的miRNA(miR-21和miR-141)的多元智能化检测，与传统的传感器相比，它能检测出多种分析物的存在并进行复杂的逻辑分析。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种基于银纳米簇和氧化石墨烯的免标记的多重分子逻辑门以及该逻辑器件在miRNA多元智能化检测中的应用。这种OR和INHIBIT级联的多重逻辑门是用来检验实际样品中两种不同的miRNA(miR-21和miR-141)是否分别存在的组合逻辑电路。这种逻辑检测方法可以对复杂生物样品中的多个目标分析物的含量进行鉴定。

本发明是这样实现的，一种用于鉴定实际样品中的两种不同的miRNA(miR-21和miR-141)是否分别存在的组合逻辑电路，具体包括以下步骤：

1.DNA稳定的银纳米簇的制备：将银纳米簇的模板Ag-DNA1或Ag-DNA2溶解于磷酸钠的缓冲溶液中，加热至90℃退火，然后冷却至室温。将1mM银离子加入溶液，震荡摇匀，放置30min，再加入NaBH₄，将银离子还原，再次剧烈震荡1min后，避光保存过夜。反应完全后，得到淡黄色的DNA保护的银纳米簇溶液。

2.基于银纳米簇和氧化石墨烯的分子逻辑平台的构建：将100nM Ag-DNA1和100nMAg-DNA2保护的银纳米簇，与15μg/mL的氧化石墨烯混合15分钟后作为逻辑操作平台。

3.OR逻辑门的构建：以分子逻辑平台为基底，加入不同组合的miR-21和miR-141来构建OR逻辑门。当加入核酸序列(miR-21和miR-141)时，记输入为“1”，否则为“0”。根据相对荧光强度值是否大于0.5作为判断依据，当相对荧光强度大于0.5时，输出为“1”，当相对荧光强度小于0.5时，输出为“0”。miR-21和miR-141可以在分子逻辑平台上构建一个OR逻辑门。当输入miR-21或miR-141中的任意一个值时，输出信号均为“1”。