一种利用纳米粒子的分散聚集态识别核酸分子的太赫兹传感方法技术

技术编号：43148637 阅读：3 留言：0更新日期：2024-10-29 17:49

一种基于纳米粒子分散聚集态的太赫兹传感方法，用于识别核酸分子。该方法结合了i‑motif DNA的特异性识别、纳米颗粒的调控作用和太赫兹超材料的高灵敏度检测。i‑motif DNA引导纳米颗粒形成分散的纳米颗粒‑DNA1复合物，调控其在溶液中的分散状态，通过孵育目标DNA与i‑motif DNA、crRNA及CRISPR/Cas蛋白，实现目标DNA的特异性切割；该复合物滴加到太赫兹超材料结构上，干燥后利用太赫兹时域光谱仪进行检测分析，获得频谱频移信息。本发明专利技术通过i‑motif DNA‑纳米颗粒‑太赫兹谐振频率的信号响应关系，实现了无标记、高灵敏度和特异性的核酸分子识别，简化了操作流程，降低了成本，提高了检测的便捷性和可及性，为太赫兹波段核酸检测提供了有效的解决方案。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核酸分子检测和太赫兹超材料生物传感应用领域，特别是涉及一种利用纳米粒子的分散聚集态识别核酸分子的太赫兹传感方法。

技术介绍

1、核酸分子检测是生物医学研究和临床诊断中的一个重要领域。传统的核酸分子检测方法，如聚合酶链反应(pcr)和荧光原位杂交(fish)，虽然在特定情况下具有较高的灵敏度和特异性，但也存在一些显著的局限性。

2、pcr技术依赖于dna聚合酶的酶促扩增作用，需要特定的引物设计和多步骤的热循环过程，这不仅增加了操作的复杂性，而且可能因为非特异性扩增而导致假阳性结果。此外，pcr技术通常需要对样品进行预先处理和扩增，限制了其在快速检测和现场应用中的使用。

3、fish技术通过使用标记的探针与目标核酸序列进行杂交，可以在细胞内定位特定的dna或rna序列。然而，fish技术通常需要使用荧光标记和显微镜成像系统，这不仅成本较高，而且对操作人员的技术要求较高，不适合快速检测和高通量筛选。

4、近年来，太赫兹(thz)波技术因其独特的光谱特性在生物检测领域显示出巨大的潜力。太赫兹波具有较低的光子能量和非破坏性特性，能够穿透多种生物组织，对水分子等生物分子具有高灵敏度。然而，太赫兹波段的核酸检测技术仍处于发展阶段，主要受限于检测灵敏度和特异性的不足，尤其是在没有标记物辅助的情况下。

5、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种利用纳米粒子的分散聚集态识别核酸分子的太赫兹传感方法，通过建立imotif dna-纳米颗粒-太赫兹谐振频率之间的信号响应关系，实现太赫兹波段核酸分子识别的传感检测。

2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：

3、一种利用纳米粒子的分散聚集态识别核酸分子的太赫兹传感方法，包括以下步骤：

4、s1、将i-motif dna特异性结合到纳米颗粒表面，形成纳米颗粒-dna1复合物；

5、s2、目标dna与其互补dna连结成双链dna即dsdna；

6、s3、将纳米颗粒-dna1、crrna、dsdna和crispr/cas蛋白混合，孵育，以实现目标dna的识别和切割；其中，包含目标dna的dsdna特异性激活crispr的基因剪切功能，从而重新调控纳米颗粒在溶液中的分散态；

7、s4、将步骤s3得到的样品滴加到太赫兹超材料结构表面，并干燥；

8、s5、使用太赫兹时域光谱仪对样品进行检测分析，获得频谱频移信息，进而根据i-motif dna-纳米颗粒-太赫兹谐振频率之间的信号响应关系，实现太赫兹波段对核酸分子的特异性识别传感。

9、进一步地：

10、所述i-motif dna包含设计在其中的、含有连续六个腺嘌呤即"aaaaaa"的重复碱基序列，该序列通过与纳米颗粒表面特异性结合，形成稳定的纳米颗粒-dna1复合物；纳米非金颗粒通过生物亲和素结合方式与所述i motif dna结合。

11、步骤s1中，所述孵育为在25℃-37℃下孵育120分钟。

12、步骤s2中，所述纳米颗粒加入到所述体系中后继续反应1小时。

13、步骤s3中，所述干燥为60℃下干燥15分钟。

14、所述cas蛋白为cas12a、cas9或cas13。

15、所述纳米颗粒为纳米金或纳米铁。

16、一种太赫兹超材料生物传感器，包括：

17、太赫兹超材料结构，设计用于接收并检测与核酸分子结合的纳米颗粒修饰的样品；

18、crispr/cas蛋白和crrna，其中crispr/cas蛋白提供切割目标dna的功能；目标dna与其互补dna序列形成双链dna即dsdna，该互补序列与crispr/cas系统中的crrna特异性结合，以激活crispr的基因剪切功能；

19、纳米颗粒-dna1复合物，包括i-motif dna和与i-motif dna特异性结合的纳米颗粒，该i-motif dna通过dna序列或生物亲和素结合方式与纳米颗粒表面结合；

20、所述纳米颗粒-dna1复合物样品被滴加到所述太赫兹超材料结构表面并干燥。

21、本专利技术具有如下有益效果：

22、本专利技术提供了一种太赫兹传感方法和相应的太赫兹超材料生物传感器，该方法利用纳米粒子的分散聚集态变化来识别核酸分子，通过将i-motif dna特异性结合到纳米颗粒表面，调控其在溶液中的分散状态，进而影响太赫兹超材料的谐振频率。这种方法不仅能够在太赫兹波段实现对核酸分子的高灵敏度和特异性识别，而且通过建立i-motif dna-纳米颗粒-太赫兹谐振频率之间的信号响应关系，提供了一种无标记的检测手段，简化了检测流程，降低了操作的复杂性和成本。此外，本专利技术的技术还能够在超材料谐振峰的特异性频移较小的情况下有效地进行检测，提高了检测的便捷性和可及性，为太赫兹波段核酸检测的应用提供了一种有效的解决方案，具有广泛的应用前景和重要的实用价值。

23、本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种利用纳米粒子的分散聚集态识别核酸分子的太赫兹传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于核酸分子不同构型识别目标DNA的太赫兹传感方法，其特征在于，所述i-motif DNA包含设计在其中的、含有连续六个腺嘌呤即"AAAAAA"的重复碱基序列，该序列通过与纳米金颗粒表面特异性结合，形成稳定的纳米金颗粒-DNA1复合物；纳米非金颗粒通过生物亲和素结合方式与所述i motif DNA结合。

3.如权利要求1所述的基于核酸分子不同构型识别目标DNA的太赫兹传感方法，其特征在于，步骤S1中，所述孵育为在25℃-37℃下孵育120分钟。

4.如权利要求1所述的基于核酸分子不同构型识别目标DNA的太赫兹传感方法，其特征在于，步骤S2中，所述纳米颗粒加入到所述体系中后继续反应1小时。

5.如权利要求1所述的基于核酸分子不同构型识别目标DNA的太赫兹传感方法，其特征在于，步骤S3中，所述干燥为60℃下干燥15分钟。

6.如权利要求1至5任一项所述的基于核酸分子不同构型识别目标DNA的太赫兹传感方法，其特征在于

7.如权利要求1至5任一项所述的基于核酸分子不同构型识别目标DNA的太赫兹传感方法，其特征在于，所述纳米颗粒为纳米金或纳米铁。

8.一种太赫兹超材料生物传感器，其特征在于，包括：

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【技术特征摘要】

1.一种利用纳米粒子的分散聚集态识别核酸分子的太赫兹传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于核酸分子不同构型识别目标dna的太赫兹传感方法，其特征在于，所述i-motif dna包含设计在其中的、含有连续六个腺嘌呤即"aaaaaa"的重复碱基序列，该序列通过与纳米金颗粒表面特异性结合，形成稳定的纳米金颗粒-dna1复合物；纳米非金颗粒通过生物亲和素结合方式与所述i motif dna结合。

3.如权利要求1所述的基于核酸分子不同构型识别目标dna的太赫兹传感方法，其特征在于，步骤s1中，所述孵育为在25℃-37℃下孵育120分钟。

4.如权利要求1所述的基于核...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱正芳，赵晶晶，范姝婷，杨友朋，梁豪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：

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