一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法及系统，包括：S1：根据待测物的核酸序列，设计由待测物引发的恒温扩增反应体系；S2：将待测物直接或间接参与S1中设计的恒温扩增反应体系，获得扩增反应后的溶液；S3：根据预设条件制备金纳米粒子；S4：将S3中的金纳米粒子与S2中扩增反应后的溶液按比例混合，观察混合后的溶液的颜色变化，溶液为蓝色说明没有检测目标物，溶液为红色说明存在待检测目标物；其中，所述S1和S3之间的顺序不固定，S1和S2之间的顺序固定，本发明专利技术可对核酸扩增产物进行快速、灵敏、特异性检测，进而实现核酸生物标志物的简单、快速分析。快速分析。快速分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法及系统


[0001]本专利技术涉及基因检测
，尤其涉及一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法及系统。

技术介绍

[0002]快速、灵敏、特异地检测核酸标志物对于疾病诊断、病原微生物筛查、食品安全等具有非常重要的意义。核酸扩增技术在检测和分析痕量核酸标志物方面起到了主要的作用。聚合酶链式反应(PCR)是检测核酸、蛋白等生物分子的经典方法，但是PCR技术需要精确的热循环设备并且容易产生假阳性结果，限制了其进一步应用。恒温指数扩增技术，如环介导恒温扩增技术(LAMP)、等温指数扩增技术(IEXPAR)、滚环扩增技术(RCA)、链式杂交反应(HCR)等，可以在恒定温度下完成对目标序列的高效扩增，在现场和临床的快速诊断技术方面表现出突出的优势。然而，如何快速、高效的对扩增产物进行检测，进而实现目标物的定量分析仍然是一个挑战。
[0003]金纳米粒子(gold nanoparticle，AuNPs)是一种具有良好的光学性质的纳米材料，它随粒径的变化呈现不同的颜色。采用柠檬酸钠还原法合成的AuNPs颗粒表面带负电荷的柠檬酸根离子，颗粒间具有静电排斥作用，在水溶液中可以稳定分散，小尺寸的AuNPs在520nm附近发生强吸收峰，溶液是酒红色。当稳定性下降发生聚集时，AuNPs表面等离子吸收带发生红移和变宽，在600
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700nm区域光吸收增强，溶液颜色从酒红色变为紫色甚至是蓝色，这种颜色变化能在日常光下用肉眼进行区分。科学家们利用AuNPs聚集和解聚时溶液呈现出的不同颜色建立了基于AuNPs的比色法，并实现了对目标物的高灵敏度、高特异性、可视化检测。然而，此方法大多需要对AuNPs和探针进行修饰，大大限制了它的应用，增加了检测成本。
[0004]SYBR Green I是一种结合于所有双链DNA(dsDNA)双螺旋小沟区域的具有绿色激发波长的荧光染料。在游离状态下，SYBR Green I发出微弱的荧光；一旦与dsDNA结合后，荧光大大增强。因此，SYBR Green I的荧光信号强度与dsDNA的数量相关，可以根据荧光信号检测出扩增体系存在的dsDNA数量。并且SYBR Green I带正电荷，可以通过静电作用与带负电荷的AuNPs结合，诱导AuNPs聚集，使溶液颜色从红色变为蓝色。基于此，在扩增反应后加入一定量AuNPs，若扩增反应体系中含有大量的dsDNA时，体系中的SYBR Green I由于与dsDNA结合，不足以聚集AuNPs，最终反应产物呈现红色。若扩增体系中只有单链DNA(ssDNA)，过量的SYBR Green I会使AuNPs聚集，体系呈现蓝色，这种颜色差异在正常光下能够用肉眼观察。此方法可作为理想的无标记和无仪器的可视化检测方法，更适用于现场即时检测(POCT)。
[0005]因此，有必要研究一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法及系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提供一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法及系统，通过提供一种基于金纳米粒子
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荧光染料的比色法对核酸扩增产物进行快速、灵敏、特异性检测，进而实现核酸生物标志物的简单、快速分析。
[0007]一方面，本专利技术提供一种金纳米粒子可视化检测核酸的方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]S1：根据待测物的核酸序列，设计由待测物引发的恒温扩增反应体系；
[0009]S2：将待测物直接或间接参与S1中设计的恒温扩增反应体系，获得扩增反应后的溶液；
[0010]S3：根据预设条件制备金纳米粒子；
[0011]S4：将S3中的金纳米粒子与S2中扩增反应后的溶液按比例混合，观察混合后的溶液的颜色变化，溶液为蓝色说明没有检测目标物，溶液为红色说明存在待检测目标物；
[0012]其中，所述S1和S3之间的顺序不固定，S1和S2之间的顺序固定。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中待测物为DNA或RNA。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中恒温扩增反应体系为反应前后溶液中含有ssDNA和dsDNA的区别的体系或通过设计包含明显ssDNA和dsDNA区别的体系。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中恒温扩增反应体系包括但不限于LAMP、RCA、SDA和IEXPAR。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中待测物为DNA时，所述S2中待测物直接参与S1中设计的恒温扩增反应体系；所述S1中待测物为RNA时，所述S2中待测物间接参与S1中设计的恒温扩增反应体系。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中待测物间接参与S1中设计的恒温扩增反应体系具体为：将待测物RNA进行连接反应或逆转录反应，将RNA目标物转化为DNA后参与S1中设计的恒温扩增反应体系。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述S2进行扩增反应之前，还需要通过实时荧光检测法对扩增反应设计的合理性和可行性进行验证。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中预设条件为与ssDNA和dsDNA混合后呈现不同颜色的金纳米粒子。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括S5：记录S4中显色结果并进行特异性评估，记录显色结果的方法是S4中的混合后的溶液颜色进行拍照记录。
[0021]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的系统，所述系统包括：
[0022]恒温扩增反应体系设计模块，用于根据待测物的核酸序列，设计由待测物引发的恒温扩增反应体系；
[0023]恒温扩增反应模块，用于提供恒温扩增反应体系设计模块所设计的恒温扩增反应
体系，并根据待测物的种类直接或间接进行的恒温扩增反应，获得扩增反应后的溶液；
[0024]金纳米粒子制备模块，用于根据预设条件制备金纳米粒子；
[0025]核酸检测模块，用于金纳米粒子制备模块制备的金纳米粒子与恒温扩增反应模块获得的扩增反应后的溶液混合，通过混合后溶液的颜色变化检测待测物。
[0026]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0027]1、恒温扩增反应体系不需要精密的仪器，结合金纳米粒子的比色检测法，成本低廉、操作简单、反应稳定，适用于现场检测场景；
[0028]2、恒温扩增反应所需时间较短，金纳米粒子比色检测法只需要与扩增产物混合即可完成，实现了快速检测的目的；
[0029]3、相对于传统的金纳米粒子比色检测法，不需要任何修饰，降低检测成本，结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金纳米粒子可视化检测核酸的方法，其特征在于，所述可视化检测核酸的方法包括以下步骤：S1：根据待测物的核酸序列，设计由待测物引发的恒温扩增反应体系；S2：将待测物直接或间接参与S1中设计的恒温扩增反应体系，获得扩增反应后的溶液；S3：根据预设条件制备金纳米粒子；S4：将S3中的金纳米粒子与S2中扩增反应后的溶液按比例混合，观察混合后的溶液的颜色变化，溶液为蓝色说明没有检测目标物，溶液为红色说明存在待检测目标物；其中，所述S1和S3之间的顺序不固定，S1和S2之间的顺序固定。2.根据权利要求1所述的可视化检测核酸的方法，其特征在于，所述S1中待测物为DNA或RNA。3.根据权利要求1所述的可视化检测核酸的方法，其特征在于，所述S1中恒温扩增反应体系为反应前后溶液中含有ssDNA和dsDNA的区别的体系或通过设计包含明显ssDNA和dsDNA区别的体系。4.根据权利要求1所述的可视化检测核酸的方法，其特征在于，所述S1中恒温扩增反应体系包括但不限于LAMP、RCA、SDA和IEXPAR。5.根据权利要求2所述的可视化检测核酸的方法，其特征在于，所述S1中待测物为DNA时，所述S2中待测物直接参与S1中设计的恒温扩增反应体系；所述S1中待测物为RNA时，所述S2中待测物间接参与S1中设计的恒温扩增反应体系。6.根据权利要求5所述的可视化检测核酸的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏博，李正平，秦科，苏风霞，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：