【摘要】：納米孔是有望實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)且成本低于1000美元的第四代基因測(cè)序技術(shù)的核心部件,按納米孔基材可分為生物納米孔和固態(tài)納米孔。生物納米孔具有固定的尺寸以及良好的生物相容性,但它們結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受外界環(huán)境影響很大,支撐孔的脂質(zhì)層的敏感性及固定的孔徑尺寸大大限制了生物納米孔檢測(cè)的條件和范圍。相較而言,固態(tài)納米孔優(yōu)勢(shì)更顯著,比如機(jī)械強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、環(huán)境耐受性強(qiáng)、孔徑孔型可控、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)表面及孔內(nèi)標(biāo)記與修飾等。除了DNA序列的檢測(cè),固態(tài)納米孔也被廣泛用于生物大分子、小分子、納米顆粒以及金屬離子的檢測(cè)。微囊藻毒素-LR(MC-LR)是自然水體中的一種毒性藍(lán)藻,它由于自身的環(huán)狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)在水中很難降解而長(zhǎng)期存在于生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),對(duì)人體具有強(qiáng)致癌作用,世界衛(wèi)生組織規(guī)定的人類可飲用水中MC-LR含量應(yīng)少于1μg/L。目前報(bào)道對(duì)MC-LR檢測(cè)的方法大多耗時(shí)長(zhǎng),靈敏度低,急需探索新的快速準(zhǔn)確檢測(cè)MC-LR的方法和技術(shù)。本課題依托固態(tài)納米孔檢測(cè)技術(shù),利用金納米粒子高表面積/體積比和可與各種巰基、膦基和氨基配體等多官能團(tuán)作用以及特有的光學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn),提出了一種與之前檢測(cè)方法本質(zhì)不同的MC-LR快速識(shí)別方法。首先本課題對(duì)兩種不同尺寸的金納米粒子進(jìn)行了納米孔的運(yùn)輸特性研究,得出了不同尺寸的金納米粒子穿過氮化硅納米孔時(shí)產(chǎn)生的電流阻塞的不同分布情況,為后續(xù)MC-LR的檢測(cè)試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。繼而將MC-LR的適配體DNA以及適配體的互補(bǔ)鏈DNA(cDNA)分別固定在金納米粒子上,通過兩互補(bǔ)鏈的結(jié)合制得金納米粒子網(wǎng)絡(luò),而MC-LR與其適配體的特異性相互作用能將金納米粒子網(wǎng)絡(luò)解開,經(jīng)離心分離后利用納米孔檢測(cè)溶液中納米粒子復(fù)合物的過孔電流信號(hào),驗(yàn)證了本課題提出的基于氮化硅納米孔的金納米粒子-適配體傳感器對(duì)MC-LR的特異性識(shí)別。
【圖文】：

a. α-溶血素 b. MspA c. phi29 噬菌體連接圖 1.1 生物納米孔結(jié)構(gòu)示意圖[85]枝桿菌孔蛋白（MspA）納米孔（圖 1.1 b）是一個(gè)外部直徑約 9 nm，最小處直徑 1.2 nm.2nm 通道區(qū)域的長(zhǎng)度大約有 0.6nm，而由于其更小尺寸的納米分子檢測(cè)的精確度上要比 α-溶血素（a-HL）納米孔高很多，，并能夠耐受的酸堿度具有相當(dāng)大范圍，在 100℃的溫度條件下也活性。因此被認(rèn)為是 α-溶血素納米孔之外的另一個(gè)更加值得研設(shè)備。如 2010 年 Derrington 等[13]利用已組裝的恥垢分枝桿菌孔流區(qū)分了所有四種 DNA 核苷酸，并且能夠分解當(dāng)雙鏈 DNA 在苷酸時(shí)單鏈 DNA 上的單堿基。在將 DNA 的一系列雙鏈片段穿納米孔的過程中得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的 DNA 測(cè)序方法的原理證已裝備的恥垢分枝桿菌孔蛋白 A 檢測(cè)和繪制了單鏈 DNA 的 5胞嘧啶，在這樣獨(dú)特的單分子工具中，phi29DNA 聚合酶將 ss的形式穿過該納米孔，并且記錄了孔內(nèi)的離子電流，將含有甲

感技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r納米孔作為第四代 DNA 測(cè)序技術(shù)具有孔徑穩(wěn)定可控重復(fù)利用以及易于修飾和集成等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到的應(yīng)用也很廣泛。感檢測(cè)keson 等[43]利用 α-溶血素納米孔成功區(qū)分了 RNA 復(fù)合置圖如圖 1.2 所示，他們用一個(gè) U 型鐵氟龍貼片管將溶液池相連，池中加入有 1 M 氯化鉀緩沖液并插入g/AgCl 電極，該裝置的一端有一個(gè)末端縮小至 25 μm空洞上橫跨了一個(gè)二植烷酰磷脂酰膽堿/十二烷雙層層實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能的。三年后的 2002 年[44]他們又利用氧腺苷酸和聚脫氧胞苷酸鏈。而在 2007 年 Gautam 等NA 解鏈穿過固態(tài)納米孔的過程，并且發(fā)現(xiàn)其對(duì)單核苷使用的納米陣列的可能性。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：2602086