[发明专利]一种基于磁纳米球的可重置分子逻辑门的合成及应用

说明书

本发明属于分析化学的光学分子逻辑门技术领域，涉及一种可重置、免酶和高灵敏的miRNA三元智能检测方法的建立。所述的分子逻辑门是基于磁性纳米球和相应的探针DNA构建而成的，以标记在DNA上的羧基荧光素(FAM)的荧光强度相对值作为判断依据，当相对荧光强度大于0.3时，输出为“1”，当相对荧光强度小于0.3时，输出为“0”。所述的分子逻辑门体系包含多个级联的OR逻辑门和INHIBIT逻辑门，它们可以来检验实际样品中三种不同的miRNA(miR‑21、miR‑155和miR Let‑7a)是否存在以及三者的存在组合。该逻辑检测体系结合了靶标催化发夹状DNA的组装技术，提高了多目标分析的灵敏度，对于肿瘤标志物的诊断有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于分析化学的光学分子逻辑门技术领域，涉及一种可重置、免酶和高灵敏度的miRNA三元智能检测方法的建立。

背景技术

微小核糖核酸(miRNA)是一类在真核生物中发现的内源性非编码RNA，它由20-25个核糖核苷酸组成。它可以通过与信使RNA(mRNA)的特定序列相结合来调控信使RNA靶分子的蛋白表达，参与细胞发育、分化、增殖以及消亡等关键生命活动。研究表明60％以上编码蛋白质基因受到miRNA的调控。miRNA的稳定调控是一切正常生理过程所必需的，而miRNA的异常表达与癌症的发生、转移和进展密切相关。近年来，有大量miRNA被证明在肿瘤中扮演着“癌基因”或者“抑癌基因”的角色。现有的生物学提取技术已经可以从血清，血浆等体液以及尿液中提取具有生物学稳定性的miRNA，这使得miRNA迅速地成为新的肿瘤诊断和治疗的标志物。因此，对于特定的miRNA的高灵敏检测在重大疾病的早期诊断中发挥着重要的作用。

而分子逻辑门是A.Prasanna de Silva教授于1993年首次提出的。这种通过引入分子改变发光系统的信号输出进而构建分子逻辑门的方法，在化学家和分子物理学家的推动下已经稳步发展。目前，分子逻辑器件已经在信息处理，生化分析，疾病诊断和生物成像方面得到了广泛的应用。目前，已经有研究工作利用INHIBIT和OR逻辑门来实现对目标分析物的多元化检测。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。然而仅有的几个分子逻辑传感体系只能完成不超过2个目标物的检测，而且分子逻辑传感体系缺乏重置功能，无法在完成检测后重新进行下一轮的分析。本专利利用磁性纳米球和荧光团标记的单链DNA，构建出一个基于OR和INHIBIT的多重逻辑门，首次实现了对三种不同的miRNA(miR-21，miR-155和miRLet-7a)的多元智能化检测，并且实现分子逻辑传感平台的重置和重构功能，与传统的传感器相比，它同时能检测出三种分析物的存在并可以进行多次分析操作。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种基于磁性纳米球和荧光标记DNA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。该分子逻辑门由级联的INHIBIT和OR逻辑门构成。这个分子逻辑传感体系中还引入了靶标催化发夹状DNA组装的反应，极大地提高了该分子逻辑传感体系的检测灵敏度。这种OR和INHIBIT级联的多重逻辑门可以用来实现对生物样品中三种不同的miRNA(miR-21，miR-155和miR Let-7a)的智能化检测。而且这种传感体系可以DNA通过加热变性和外加磁场分离进行重置操作，是其可以进行多次miRNA分析。

本发明是这样实现的，一种用于智能检测三种不同的miRNA(miR-21，miR-155和miR Let-7a)的逻辑传感体系，具体包括以下步骤：

1.Fe₃O₄@SiO₂纳米磁球的制备：