【摘要】：納米孔是有望實現(xiàn)快速檢測且成本低于1000美元的第四代基因測序技術的核心部件,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,但它們結構的穩(wěn)定性受外界環(huán)境影響很大,支撐孔的脂質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的條件和范圍。相較而言,固態(tài)納米孔優(yōu)勢更顯著,比如機械強度高、結構穩(wěn)定、環(huán)境耐受性強、孔徑孔型可控、成本低廉、易于實現(xiàn)表面及孔內(nèi)標記與修飾等。除了DNA序列的檢測,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。微囊藻毒素-LR(MC-LR)是自然水體中的一種毒性藍藻,它由于自身的環(huán)狀穩(wěn)定結構在水中很難降解而長期存在于生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),對人體具有強致癌作用,世界衛(wèi)生組織規(guī)定的人類可飲用水中MC-LR含量應少于1μg/L。目前報道對MC-LR檢測的方法大多耗時長,靈敏度低,急需探索新的快速準確檢測MC-LR的方法和技術。本課題依托固態(tài)納米孔檢測技術,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作用以及特有的光學特性等優(yōu)點,提出了一種與之前檢測方法本質不同的MC-LR快速識別方法。首先本課題對兩種不同尺寸的金納米粒子進行了納米孔的運輸特性研究,得出了不同尺寸的金納米粒子穿過氮化硅納米孔時產(chǎn)生的電流阻塞的不同分布情況,為后續(xù)MC-LR的檢測試驗奠定了基礎。繼而將MC-LR的適配體DNA以及適配體的互補鏈DNA(cDNA)分別固定在金納米粒子上,通過兩互補鏈的結合制得金納米粒子網(wǎng)絡,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)絡解開,經(jīng)離心分離后利用納米孔檢測溶液中納米粒子復合物的過孔電流信號,驗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MC-LR的特異性識別。
【圖文】：

a. α-溶血素 b. MspA c. phi29 噬菌體連接圖 1.1 生物納米孔結構示意圖[85]枝桿菌孔蛋白（MspA）納米孔（圖 1.1 b）是一個外部直徑約 9 nm，最小處直徑 1.2 nm.2nm 通道區(qū)域的長度大約有 0.6nm，而由于其更小尺寸的納米分子檢測的精確度上要比 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大范圍，在 100℃的溫度條件下也活性。因此被認為是 α-溶血素納米孔之外的另一個更加值得研設備。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，并且能夠分解當雙鏈 DNA 在苷酸時單鏈 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簡單的 DNA 測序方法的原理證已裝備的恥垢分枝桿菌孔蛋白 A 檢測和繪制了單鏈 DNA 的 5胞嘧啶，在這樣獨特的單分子工具中，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

感技術的發(fā)展狀況納米孔作為第四代 DNA 測序技術具有孔徑穩(wěn)定可控重復利用以及易于修飾和集成等諸多優(yōu)點，已經(jīng)得到的應用也很廣泛。感檢測keson 等[43]利用 α-溶血素納米孔成功區(qū)分了 RNA 復合置圖如圖 1.2 所示，他們用一個 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末端縮小至 25 μm空洞上橫跨了一個二植烷酰磷脂酰膽堿/十二烷雙層層實現(xiàn)檢測功能的。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)其對單核苷使用的納米陣列的可能性。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1

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