逄键涛等:金纳米颗粒聚集以及金纳米探针微阵列技术研究进展 粒,其结合速率与序列长度和温度有关。(NP吸附sNA之后处于稳定状态,不会发生盐离子引起的 聚集反应。纳米颗粒对核酸的吸附为静电作用,不需要对λu颗粒、探针或靶序列进行共价修饰。目标 分子和探针的结合是在溶液中进行的,其杂交时间少于lmn,整个检测只需5min,不需借助仪器可检 测到小于100fol(105mo靶分子 23蛋白质检测 标准凝胶免疫测定(SP队)是基于(NP的生物特异性聚合和分光光度技术,用于蛋白质的检测 Dykman1报道了一种新型的SP技术方法:采用微量滴定免疫板和酶联免疫吸附测定(ENA)阅读 器。以15mAu颗粒偶联的蛋白A,检测G,研究比较了新型SPH和普通SP。该方法的原理是生 物分子纳米金溶液的消光光谱在目标分子加入前后的变化,可能与Au颗粒的聚合作用有关。 3GNP标记与微阵列检测 随着高并行化微型化检测需求的增长,荧光DNA芯片在DNA诊断学方面受到的关注越来越多。 荧光检测已被证明为有效可用并得到很好的开发,但它有一些问题难以解决,比如染料的低稳定性、物 理化学环境影响到其发光强度、昂贵的检测设备等。基于GNP标记和银増强技术的微阵列检测技术 方法简单,成本低,信号灵敏、稳定,不受外部环境的影响,有利于微阵列技术在中小型医院的推广和医 护现场检测2 31GNP标记微阵列检测原理 NP与生物活性分子的交联可得到大量新型的标记探针,如:Au脂质、AuNT以及 AUATP 等1。GNP在固体表面的组装定位和金标银增强技术是纳米颗粒微阵列检测的理论基础。 Cski等H用扫描原子力显微镜研究了纳米金颗粒标记DNA分子在芯片表面的分布和标记情 况。 Peschel研究了(NP的自组装过程及结构性质,尺寸及结构依赖物理性质。DNA具有独特的识 别能力和物理化学稳定性,可作为GNP的连接分子。DNA修饰的Au胶体颗粒(1~40m)特异性固定 在互补DNA修饰的固体表面构建出表面m结构。 Au-Ag染色法是一种灵敏特异的可视化检测技术,源自现代照相技术、组织化学和免疫金技术,经 过近10年来的优化组合,现已得到广泛应用。Ag在Au标记位点特异性沉淀,是一种光学或电子显 微镜下的低放大率可视化方法。 Festa等对(NP微阵列检测技术条件进行了优化,研究了不同的 基底清洁、活化以及封闭方法,并优化了纳米颗粒标记及其他程序 32XNA(DNA、RNA)及SNP检测 Tatn等最先开发出(NP用于DNA阵列分析的简单方法,包括寡核苷酸修饰GNP探针和平板 扫描仪。αNP标记的寡核苷酸目标分子在固体表面的熔解温度发生改变。寡核苷酸互补序列与单核 苷酸错配序列熔解温度的差异,可用于二者的鉴别,选择性是荧光标记方法的3倍。Ag增强信号放大 方法可提高扫描色度阵列检测系统的灵敏度,超出荧光系统2个数量级。 A lexand等提出了一种 新型的比色检测方法,使微阵列技术可能成为用于科研和临床中的高效、低成本检测工具。(NP通过 亲和素结合在生物素化的DNA上,其结果信号产生于Ag在(NP表面的还原沉淀。该比色方法与荧 光检测方法相比较,检出限相当,大约为1anol(101mo生物素化的目标DNA。wei等采用寡核 苷酸和拉曼活性染料标记的αNP探针实现了寡核苷酸的多重检测。Ag沉淀形成的Auλg核壳结构可 引发染料标记颗粒的表面增强拉曼散射。方法在未优化条件下的检出限为20ol具有高灵敏度和高 特异性的特点。采用拉曼标签作为窄带光谱指纹,据此可随意设计所需探针增加了方法的多重和多比 率检测能力。Ba等1提出了一个微阵列检测方法,可进行多重sNP分型,不需目标扩增和去复杂性 该方法依赖于(NP探针的高灵敏度,不需要酶的参与。特异性源于寡核苷酸和纳米探针的两步夹心杂 交。用非扩增人基因组DNA样品检测3个血栓症基因的可能基因型,表明这种多重SNP检测方法重现 性良好。该阵列检测方法简单、快速、稳健,适于多重SNP的医护现场检测 33微生物诊断 微阵列已逐步成为细菌检测和鉴定的新方法,具有高并行性检测的特征,但检测方法的复杂性和灵 o1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net粒 ,其结合速率与序列长度和温度有关。GNP吸附 ssDNA之后处于稳定状态 ,不会发生盐离子引起的 聚集反应。纳米颗粒对核酸的吸附为静电作用 ,不需要对 Au颗粒、探针或靶序列进行共价修饰。目标 分子和探针的结合是在溶液中进行的 ,其杂交时间少于 1m in,整个检测只需 5 m in,不需借助仪器可检 测到小于 100 fmol(10 - 15 mol)靶分子。 2. 3 蛋白质检测 标准凝胶免疫测定 (SPIA )是基于 GNP的生物特异性聚合和分光光度技术 ,用于蛋白质的检测。 Dykman [ 11 ]报道了一种新型的 SPIA技术方法 :采用微量滴定免疫板和酶联免疫吸附测定 ( EL ISA )阅读 器。以 15 nm Au颗粒偶联的蛋白 A,检测 IgG,研究比较了新型 SPIA和普通 SPIA。该方法的原理是生 物分子 2纳米金溶液的消光光谱在目标分子加入前后的变化 ,可能与 Au颗粒的聚合作用有关。 3 GNP标记与微阵列检测 随着高并行化、微型化检测需求的增长 ,荧光 DNA芯片在 DNA诊断学方面受到的关注越来越多。 荧光检测已被证明为有效可用并得到很好的开发 ,但它有一些问题难以解决 ,比如染料的低稳定性、物 理化学环境影响到其发光强度、昂贵的检测设备等。基于 GNP标记和银增强技术的微阵列检测技术 , 方法简单 ,成本低 ,信号灵敏、稳定 ,不受外部环境的影响 ,有利于微阵列技术在中小型医院的推广和医 护现场检测 [ 12 ]。 3. 1 GNP标记微阵列检测原理 GNP与生物活性分子的交联可得到大量新型的标记探针 ,如 : Au2脂质、Au2N i2NTA 以及 Au2ATP 等 [ 13 ]。GNP在固体表面的组装定位和金标银增强技术是纳米颗粒 2微阵列检测的理论基础。 Csáki等 [ 14 ]采用扫描原子力显微镜研究了纳米金颗粒标记 DNA分子在芯片表面的分布和标记情 况。Peschel [ 15 ]研究了 GNP的自组装过程及结构性质 ,尺寸及结构依赖物理性质。DNA具有独特的识 别能力和物理化学稳定性 ,可作为 GNP的连接分子。DNA修饰的 Au胶体颗粒 (1～40 nm)特异性固定 在互补 DNA修饰的固体表面 ,构建出表面 nm结构。 Au2Ag染色法是一种灵敏特异的可视化检测技术 ,源自现代照相技术、组织化学和免疫金技术 ,经 过近 10年来的优化组合 ,现已得到广泛应用 [ 16 ]。Ag在 Au标记位点特异性沉淀 ,是一种光学或电子显 微镜下的低放大率可视化方法。Festag等 [ 17 ]对 GNP2微阵列检测技术条件进行了优化 ,研究了不同的 基底清洁、活化以及封闭方法 ,并优化了纳米颗粒标记及其他程序。 3. 2 XNA( D NA、RNA)及 SNP检测 Taton等 [ 18 ]最先开发出 GNP用于 DNA阵列分析的简单方法 ,包括寡核苷酸修饰 GNP探针和平板 扫描仪。GNP标记的寡核苷酸目标分子在固体表面的熔解温度发生改变。寡核苷酸互补序列与单核 苷酸错配序列熔解温度的差异 ,可用于二者的鉴别 ,选择性是荧光标记方法的 3倍。Ag增强信号放大 方法可提高扫描色度阵列检测系统的灵敏度 ,超出荧光系统 2个数量级。A lexandre等 [ 19 ]提出了一种 新型的比色检测方法 ,使微阵列技术可能成为用于科研和临床中的高效、低成本检测工具。GNP通过 亲和素结合在生物素化的 DNA上 ,其结果信号产生于 Ag +在 GNP表面的还原沉淀。该比色方法与荧 光检测方法相比较 ,检出限相当 ,大约为 1 amol(10 - 18 mol)生物素化的目标 DNA。Wei等 [ 20 ]采用寡核 苷酸和拉曼活性染料标记的 GNP探针实现了寡核苷酸的多重检测。Ag沉淀形成的 Au2Ag核壳结构可 引发染料标记颗粒的表面增强拉曼散射。方法在未优化条件下的检出限为 20 fmol,具有高灵敏度和高 特异性的特点。采用拉曼标签作为窄带光谱指纹 ,据此可随意设计所需探针 ,增加了方法的多重和多比 率检测能力。Bao等 [ 21 ]提出了一个微阵列检测方法 ,可进行多重 SNP分型 ,不需目标扩增和去复杂性。 该方法依赖于 GNP探针的高灵敏度 ,不需要酶的参与。特异性源于寡核苷酸和纳米探针的两步夹心杂 交。用非扩增人基因组 DNA样品检测 3个血栓症基因的可能基因型 ,表明这种多重 SNP检测方法重现 性良好。该阵列检测方法简单、快速、稳健 ,适于多重 SNP的医护现场检测。 3. 3 微生物诊断 微阵列已逐步成为细菌检测和鉴定的新方法 ,具有高并行性检测的特征 ,但检测方法的复杂性和灵 第 6期 逄键涛等 :金纳米颗粒聚集以及金纳米探针 2微阵列技术研究进展 885