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随着现代化科技的发展,纳米材料因其独特光学、催化等物理化学性质,在环境生物领域被广泛应用。优异的光学性质带来了如量子点、金属纳米材料等一些具有荧光性能的新型荧光纳米材料。新型荧光纳米材料拥有更好的稳定性、抗漂白性、斯托克位移大等优点。荧光纳米材料主要通过自上而下或自下而上的方法合成,模板介导的生物矿化方法具有合成简便、成本低、较大的斯托克位移及生物相容性好等优点,受到了研究者的青睐。核酸分子具有可控性、可编码性和易修饰等优点,是一种优良纳米材料合成模板,被广泛应用于金属纳米簇的合成。然而,目前关于核酸介导的金属纳米簇模板大都为DNA模板,鲜有RNA模板的报道;银纳米簇的光谱与靠近序列的构效关系还不清楚。基于此,本文拟探索DNA/RNA嵌合链模板合成荧光铜纳米簇的能力,不同靠近序列对DNA模板银纳米簇的光谱转换影响,并将其设计成两种纳米荧光探针用于环境污染标志物(生物蛋白与重金属离子)的检测分析。具体开展以下几个工作:(1)DNA/RNA嵌合体模板介导铜纳米簇的合成及逆转录相关蛋白分析。设计了一条发夹DNA/RNA杂合链作为合成铜纳米簇的模板,与纯DNA模板合成的铜纳米簇相比,它们具有相似的荧光性质、稳定性及颗粒大小,说明DNA/RNA嵌合模板也具有合成铜纳米簇的能力。进一步,我们将该方法合成的铜纳米簇设计成一种免标记的荧光探针用于检测RNase H酶。当靶标不存在时,嵌合模板可以合成铜纳米簇,表现出很强的荧光;相反,当靶标存在时,发夹结构被破坏,无法合成铜纳米簇。通过前后荧光的变化达到定量检测RNase H的目的。此外,还将该探针用于RNase H酶抑制剂的筛选。本方法不仅为核酸介导金属纳米簇的合成提供一个新模板,也为RNase H的灵敏检测和高通量的抗RNase H药物筛选提供可靠的工具。(2)序列靠近诱导的银纳米簇光谱转换研究。探索了A/T/G/C四种不同碱基突出序列的互补链对银纳米簇光谱的影响。发现G/C碱基突出序列靠近能诱导黄色荧光银纳米簇的光谱变化,荧光由黄色变成红色,激发/发射从500/560 nm转变成570/620 nm,而A/T突出序列靠近对银纳米簇的激发发射没有影响,对其荧光强度有一定影响。进一步,我们考察了靠近序列中G/C个数及排序对银纳米簇光谱的影响,发现G/C个数≥5,且为连续排序时,黄色银纳米簇会转换成红色银纳米簇。此外,通过光谱、透射电镜及Zeta电位等手段,对该现象的原因进行猜想与验证。同时,将互补部分换成其他序列,序列靠近仍然具有很好的光谱转换能力,说明该现象具有很好的通用性。该发现将为单荧光基团的比率型探针构建提供基础,为复杂样品中的靶标精准检测提供可能。(3)银纳米簇光谱转换用于污水中汞离子的比率型检测。基于上述序列靠近诱导银纳米簇的光谱转换现象,将互补部分设计成富含胸腺嘧啶(T)的序列,构建了一种免标记比率型探针用于水中汞离子的精准检测。当汞离子(Hg2+)存在时,两条杂交序列形成T-Hg-T结构,使得突出的G序列靠近模板合成的银纳米簇,诱导银纳米簇的发射光谱从560 nm转换到620 nm。相反,汞离子不存在时,两条序列不能互补杂交,银纳米簇不会发生光谱变化。因此,汞离子的浓度可以通过前后发射峰的比值(F620/F560)来测定。该方法为复杂水样中汞离子的精准检测提供一种工具,为银纳米簇的比率型传感应用提供一种参考。