[01392761]基于生物传感技术的中药质量控制方法研究

本课题来源于国家自然科学基金：新型电化学成键 DNA 传感器的构建及其在中药材快速鉴别中应用的研究。 背景：中药是中国传统医学的瑰宝,但由于品种繁多,地域的差异,土壤,种植环境的不同,使得中药质量有着很大的差别。随着现在世界各国对中医药的需求日益增长,我国的生药、中成药制剂出口销量逐年增加。 使用中药对身体进行滋补,治疗,成为了国民消费常态。造成中药材价格飞速上涨,于是一些不法商贩为了追求暴利,常常以假充真、掺假、以次充好的将劣质药材输入中药材市场,大大影响中药质量,危害人民健康。目前中药质量控制方面最为突出的几个问题就是：中药材真伪及有害物污染鉴定及检测。现在常用中药材质量控制手段,如：基因测序,等离子发射光谱、气相色谱等,都是依赖昂贵的大型仪器来实现。 电化学生物传感器是以电势或电流等为特征检测信号的生物传感器。它由于易于小型化,廉价化,收到了广大科学家的关注,同时也获得了一定的成果,如已经问世多年的便携式电化学血糖检测笔就是电化学生物传感器的成功案例之一。它的构建原理是：以特定生物分子,如蛋白,DNA片段为敏感识别元件,这些DNA片段能对相应DNA片段,重金属离子,有机小分子等进行识别,并将特异性识别过程中产生的信号通过换能器转化为电信号,从而实现对目标的定性或定量检测。目前电化学生物传感技术在中药材质量控制的应用研究极少,于是开发寻求构建快速,便携,灵敏,操作简单的中药材质量控制电化学生物传感器是一项很有意义的研究。 本课题针对传统模式的电化学生物传感器构建,需要对电极表面进行繁琐修饰的缺点,将试图以某些化学基团在金属电极表面可电化学控制成健的机理为基础,研究一种更简单、更高识别效率的新型电化学生物传感器并将其应用于中药材质量控制。 创见与创新 1)研究了基于巯基分子能在电压辅助的情况下快速在金电极表面形成金硫键原理,并以此为基础,设计合成一系列具有特殊构型的DNA探针并对其电化学传感特性进行研究。这些探针往往具有两个或两个以上的发卡结构,这种复杂构型的探针在众多电化学DNA传感器研究工作中是少有的。通过双标记的DNA探针与目标DNA之间的杂交反应,使得DNA探针发生构型改变,使化学基团在施加电压后的电极表面电化学成键,从而实现对目标DNA的检测,并能通过简便的电化学断键使电极再生。这种技术将会使电化学DNA传感器的构建不再需要繁琐,耗时的电极修饰,整个检测时间大大缩短。同时,杂交识别反应发生在均相体系,具有更高杂交识别效率并使电化学DNA传感检测更灵敏。同时我们还利用主客体识别原理,合成了具有信号放大等功能的DNA传感器,并成功的对对中药材栀子基因进行了鉴别。代表性成果为三篇SCI论文,其中两篇发表在工程类顶级期刊Biosensors and Bioelectronics （影响因子9.5）。 2)利用主客体识别及T-汞-T成键原理,构建了几款电化学生物传感器用于中药材百合等的重金属汞高灵敏含量测定,这些传感器中的生物识别元件能够在与汞离子发生识别后发生构型的改变,从而导致信号单元在电极表面产生电化学信号。代表性成果两篇sci论文,（影响因子分别为2.5,1.8）。 3)多氯联苯属于致癌物质,容易累积在脂肪组织,造成脑部、皮肤及内脏的疾病,并影响神经、生殖及免疫系统,是全球环境重大污染源之一。我们利用多氯联苯与特定的DNA序列发生识别能产生有链状扭转为环状的特性,构建了一款无试剂加入性的电化学传感器,它能对实际水环境中的多氯联苯的检测限为0.01 μg L-1 ,该工作发表SCI论文一篇（影响因子3.2）。