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金属基电化学核酸杂交指示剂的显著优势

【摘要】:虽然目前被广泛使用的电化学杂交指示剂有有机染料、药物小分子、金属配合物等,但是染料型指示剂在检测条件下一般都带正电荷,与ssDNA之间能产生非特异性的静电作用,造成较大的背景信号,而且有些具有刚性平面结构的染料分子虽然能较好的嵌插到dsDNA碱基对内部,但由于不具备良好的电活性基团和差的水溶性限制了其作为杂交指示剂的研究和应用。比较而言,金属配合物型杂交指示剂则因为如下优点显示出了更为广阔的发展前景。

虽然目前被广泛使用的电化学杂交指示剂有有机染料、药物小分子、金属配合物等,但是染料型指示剂在检测条件下一般都带正电荷,与ssDNA之间能产生非特异性的静电作用,造成较大的背景信号,而且有些具有刚性平面结构的染料分子虽然能较好的嵌插到dsDNA碱基对内部,但由于不具备良好的电活性基团和差的水溶性限制了其作为杂交指示剂的研究和应用。而药物小分子作为指示剂除了上述缺点外,可选择范围也不大,主要集中在蒽环霉素中为数不多的几个成员。

比较而言,金属配合物型杂交指示剂则因为如下优点显示出了更为广阔的发展前景。

(1)金属配合物的中心金属原子(特别是过渡金属,如Co、Fe、Cu、Os等)在富电子配体的配位作用下一般都具有灵敏易测的电化学信号,这为其作为电化学指示剂提供了应用的可能。

(2)原料相对简单、便宜有利于该类指示剂在应用上的推广。

(3)在研究的过程中获得的一些DNA靶向作用上的热力学动力学结合参数能够为其作为金属药物、核酸结构探针[49-52]和化学核酸酶等生物无机应用上的解释提供理论依据。

图1.2.6 基于[Cu(bpy)(MBZ)2(H2O)]为杂交指示剂的DNA电化学传感器检测原理示意图

(4)而最大的优势在于,当金属配合物作为指示剂时,可根据需要对配合物的配体和中心原子进行简单、可控的修饰和变换以提高金属配合物作为杂交指示剂的选择性和灵敏度[7],比如将邻菲罗啉(phen)配体通过衍生化合成对应的二吡啶并[3,2-a,2',3'-c]吩嗪(DPPZ)则一方面增加了phen配体的平面性和疏水性,使其能更深入的嵌插进入dsDNA的碱基对之间,形成更增加稳定的结合力;另一方面,多出的两个芳环与phen之间形成共轭,使得配合物的电活性和光活性进一步增强,从而提高杂交信号转化的能力。