基于酶催化产物转换的电化学生物传感器的构建及其对藻体蛋白酶的灵敏检测

The amount of algae-secreted protease is an important indicator of the growth trend of algae in governance water pollution by using algae. However, the present methods for protease detection suffer from defects of high background signal, strong interference and low accuracy. This project intends to take proteases (carbonic anhydrase, alkaline phosphatase) that can indicate the growth trend of algae as targets, and take protease catalytic reactions and molecular conversion strategy as guides. Stable and efficient DNA nanoprobes will be designed to capture the catalytic product of protease, which will result in that the catalytic products efficiently convert into single-stranded DNA. And then anther novel DNA capture probe will be designed to capture the converted single-stranded DNA, and couple with chain replacement induced an enzyme-free DNA recycling amplification strategy to realize the signal exponential amplification. On this basis, the electrochemical protease biosensor test platform with high sensitivity, specificity will be achieved, providing new technologies for accurately predicting the growth trend of algae.

在利用藻类治理水质污染中，藻体所分泌的蛋白酶的量是预测藻类的生长趋势的重要指标。但现有的蛋白酶检测方法依然存在背景信号大、干扰性大、准确度低等问题。本项目拟以指示藻体生长趋势的蛋白酶（碳酸酐酶、碱性磷酸酶）为检测对象，以酶催化反应和分子转换策略为导向，通过设计稳定、高效的DNA纳米探针去捕获蛋白酶的催化产物，实现催化产物与单链DNA之间的高效转换；设计DNA纳米探针去捕获所转换的单链DNA，结合链置换驱动的无酶DNA循环放大策略，实现检测信号的指数放大；从而建立灵敏度高、特异性强、准确度高的电化学蛋白酶生物传感器测试平台，为准确预测藻体生长趋势提供新方法。

在利用藻类治理水质污染中，藻体所分泌的蛋白酶的量是预测藻类的生长趋势的重要指标。但现有的蛋白酶检测方法依然存在背景信号大、干扰性大、准确度低等问题。本项目拟指示藻体生长趋势的蛋白酶（碳酸酐酶）为检测对象，以酶催化反应和分子转换策略为导向，通过设计稳定、高效的DNA纳米探针去捕获蛋白酶的催化产物H+，实现催化产物与单链DNA之间的高效转换。在此目标下，设计并完成了DNA纳米探针的设计以及信号转换的探索，通过识别分子诱导纳米探针的构象变化，可以成功的实现识别分子与DAN单链之间的转换。与此同时，建立了蛋白酶催化产物转化体系。探索了H+与识别序列之间的特异性和设计H+转换的可行性，利用纳米探针捕获产物的借助荧光探针标记和荧光分析，结合蛋白酶的催化产物的性质通过其识别作用，促使蛋白酶催化产物与单链DNA之间的高效转换，成功的将其应用在碳酸酐酶活性的测定中。此外，在电极表面设计了DNA纳米捕获探针去捕获所转换的单链DNA，结合Toehold介导的无酶DNA循环放大策略，实现检测信号的指数放大；从而建立灵敏度高、特异性强、准确度高的电化学蛋白酶生物传感器测试平台，为准确预测藻体生长趋势提供新方法。

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