背景技术

近年来，癌症已成为威胁世界各地人们健康的最严重疾病之一。癌症的早期诊断对于及时治疗和降低死亡率至关重要。生物标志物的存在可以指示某些疾病或感染的存在，在临床筛查癌症疾病中已变得越来越重要。MUC1是一种跨膜糖蛋白，具有超过200KD的高分子量[Florea A,Taleat Z,Cristea C,et al.Label free MUC1 aptasensors basedon electrodeposition of gold nanoparticles on screen printed electrodes[J].Electrochemistry Communications,2013,33:127-130.]。它已被用于癌症的早期诊断和生物治疗，因为它通常在恶性肿瘤组织的上皮细胞上异常表达，例如乳腺癌[Jo H H,JinH,Ban C.Dual aptamer-functionalized silica nanoparticles for the highlysensitive detection of breast cancer[J].Biosensors&Bioelectronics,2015,71:129-136.]，肺[Raina D,Kosugi M,Ahmad R,et al.Dependence on the MUC1-COncoprotein in Non–Small Cell Lung Cancer Cells[J]. Molecular CancerTherapeutics,2011,10(5):806-816.]，胰腺癌，卵巢癌，前列腺癌，膀胱癌，结肠癌和胃癌[Baldus S E,Zirbes T K,Engel S,et al.Correlation of the immunohistochemicalreactivity of mucin peptide cores MUC1 and MUC2 with the histopathologicalsubtype and prognosis of gastric carcinomas[J].International Journal ofCancer,1998,79(2):133–138.]。由于细胞癌变的早期阶段MUC1的含量低不易检测，因此MUC1的超灵敏检测对于癌症，尤其是乳腺癌的早期诊断非常重要。

电化学生物传感器已广泛应用于环境分析、食品加工和医学诊断等各个领域。因其仪器简单、灵敏度高等特点受到了广泛关注。近年来，比率型传感器已成为提高传感系统实际应用的一种智能选择，可用于DNA和蛋白质之间的特异性检验。比率型传感器通过内部参考探针(IR)，信号探针(SP)之间的比率响应用于内置校正，可以消除DNA负载浓度不同、温度变化和非靶诱导的DNA解离所产生的影响，提供更准确的信号。目前，常见的比率电化学DNA传感器有两种工作类型。第一种类型将信号分子固定在电极上。例如谢等人设计了一种基于双信号发夹DNA的比率测定策略用于粘蛋白1的检测[Deng C Y,Pi X M,Qian P, etal.High-Performance Ratiometric Electrochemical Method Based on theCombination of Signal Probe and Inner Reference Probe in One Hairpin-Structured DNA[J].Analytical chemistry,2017,89(1):966-973.]。艾灵顿等人开发了比率式电化学DNA传感器，用于检测单核苷酸多态性(SNP)[Du Y,Lim B J,Li B L,etal.ratiometric electrochemical DNA sensors with improved robustness andreproducibility[J].Analytical chemistry,2016,86(15): 8010-8016.]。一般需要两个信号标签来标记核酸。一个用作IR，另一个用作SP。通常，二茂铁和亚甲蓝被用作比率式DNA电化学传感器的信号标签。第二种是在电解质溶液中加入 IR分子。与第一种类型相比，只需要一种电活性物质与检测探针(如核酸)偶联。因此，第二种类型更适合构建比率电化学生物传感器。

DNA作为遗传信息的载体存在于细胞核内大量存在。根据DNA特殊的空间结构，可根据碱基互补配对的原则进行自组装，与此同时空间结构具有较高的可控度和精密度，故易于组装成多种形态的DNA纳米材料。相比于传统材料，DNA纳米材料表现出易穿透带负电的细胞膜，低毒性，能抵抗核酶，具有高稳定性，能根据需要进行丰富的功能性位点修饰等优点。DNA四面体是由4条相互配对的单链DNA构成的DNA纳米结构。它通常需设计 4条单链DNA的碱基序列，根据碱基互补配对的原则，将合成的4条单链DNA等量加入到缓冲液中，通过一步退火操作，4条单链即可自动互补杂交形成具有四面体形状的三维DNA 结构[Chen XQ,Zhou G B,Song P,et al.Ultrasensitive electrochemical detection of prostate-specific antigen by using antibodies anchored on a DNA nanostructuralscaffold[J].Analytical chemistry,2014,86(15):7337-7342.]。DNA四面体可以有效消除对 DNA和蛋白质的非特异性吸附，具有很强的抗干扰能力。具有三维(3D)支架的DNA四面体也可以调节探针的空间需求，从而方便识别探针的可及性，同时提高信号标签的负载量。并且可在它单链的5＇或3＇端修饰特异性功能分子，实现DNA四面体功能化。

适配体是单链RNA或DNA寡核苷酸，能够特异性地有效地结合一系列蛋白质和细胞[Tuerk C,Gold L.Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment:RNALigands to Bacteriophage T4 DNA Polymerase[J].Science,1990,249(4968):505-510.]。与抗体相比，适配体更稳定，适应性更强，修饰更灵活。因此，开发一种新型的基于aptasensor 的高灵敏度和选择性定量MUC1是可取的。