生物医学信号检测与处理5——生物传感器——4核酸传感器——第五次课学习笔记

1 课程重点概况

4月13日（周二）第五次课的重点内容：
1、核酸传感器（DNA传感器）的原理；
2、核酸传感器中常用的核酸探针的固定方法；
3、结合具体的文献实例，能看懂并理解作者设计的核酸传感器原理；
4、针对某一目标DNA或miRNA等，能设计出合理的电化学核酸传感器或荧光核酸传感器实现目标物质的定量检测。

2 重点内容梳理

2.1 核酸传感器（DNA传感器）的原理

利用DNA分子作为敏感元件，与电化学、表面等离子体共振和石英晶体微平衡等其它传感检测技术相结合，开发出无需标记、能给出实时基因结合信息的DNA传感器（DNA sensor）。

核酸的识别元件根据碱基互补配对。

腺嘌呤：胸腺嘧啶（A:T）和胞嘧啶：鸟嘌呤（C:G）在DNA中的互补配对是DNA生物传感器中特异性识别的基础，此类传感器也经常被称为基因传感器（genosensors）。

核酸技术主要基于已知分子DNA探针与实验样本中的互补链杂交。在核酸生物传感器的研究中，目标DNA被识别层（探针DNA）所捕获，后续传感器将杂交信号转换成可用的电信号用于显示和分析。

2.2 核酸传感器中常用的核酸探针的固定方法

2.2.1 吸附法（adsorption）

主要由DNA片段中带负电荷的磷酸骨架与带正电荷的固体基质表面通过静电作用而将DNA固定在支持物上。有直接吸附法和电化学富集吸附法。

2.2.2 自组装法（self-assembled monolayer,SAM）

一种较理想的固定DNA探针的方法。一般以金电极为基体电极，在DNA探针分子一端修饰巯基（-SH）基因，利用==-SH和金表面的共价结合作用==将探针固定在电极上。

2.2.3 生物素-亲和素固定法（biotin-avidin）

固定DNA时，通常先将亲和素通过共价耦联或静电作用连接于电极表面，利用生物素与亲和素之间极强的专一亲和作用，将生物素修饰的DNA探针固定在电极上。

2.2.4 共价键合法（covalent bonding）

通过形成共价键，如酰胺键、酯键以及醚键等使DNA探针固定到支持电极表面。

2.3 具体文献实例中的核酸传感器原理

结合具体的文献实例，能看懂并理解作者设计的核酸传感器原理
具体看老师的PPT

2.4 设计电化学核酸传感器或荧光核酸传感器实现目标物质的定量检测

针对某一目标DNA或miRNA等，能设计出合理的电化学核酸传感器或荧光核酸传感器实现目标物质的定量检测
具体看老师的PPT，一定要自己画图。