【摘要】：作為一種新型的DNA測序技術(shù),近幾年來納米孔傳感已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的單分子檢測技術(shù),包括miRNA檢測、核酸之間的鑒定、DNA結(jié)合物的檢測、分子間相互作用力的檢測以及納米顆粒的檢測。金納米顆粒是一種用途廣泛的納米材料,具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),利用納米顆粒的組裝進(jìn)行檢測應(yīng)用日益廣泛。本文主要將納米孔傳感和納米材料組裝技術(shù)相結(jié)合,系統(tǒng)地研究了金納米顆粒及組裝體通過固態(tài)納米孔的信號(hào)特征,為固態(tài)納米孔應(yīng)用于納米材料以及癌癥標(biāo)志物的檢測提供技術(shù)指導(dǎo)和理論支持。主要內(nèi)容如下:1.基于固態(tài)納米孔傳感平臺(tái)研究了金納米顆粒通過納米孔的易位信號(hào)。我們記錄了在電解質(zhì)溶液中,金納米顆粒在電壓驅(qū)動(dòng)下通過納米孔時(shí)電流的堵塞變化,通過分析阻塞電流的幅值和阻塞時(shí)間,對(duì)納米粒子的捕獲和易位動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行研究。我們發(fā)現(xiàn)阻塞電流的方向與納米孔的孔徑有關(guān),我們分別使用孔徑為40、78和120 nm的納米孔來檢測金納米顆粒。根據(jù)理論分析解釋了在小孔徑下電流增大而在大孔徑下電流減小的現(xiàn)象。2.利用DNA組裝,通過納米孔單分子檢測癌癥標(biāo)記物miRNA。miRNA是短的非編碼RNA分子,在調(diào)節(jié)基因表達(dá)中起重要作用。在這項(xiàng)工作中,我們開發(fā)了一種新的miRNA檢測方法,它結(jié)合了兩種納米檢測技術(shù),即具有高選擇性的納米顆粒自組裝體系和單分子的納米孔檢測平臺(tái),用于快速檢測miRNA。同時(shí)我們可以對(duì)探針進(jìn)行設(shè)計(jì)編碼用于miRNA的多元檢測,并且檢測分子的大小不受納米孔孔徑的限制,進(jìn)一步擴(kuò)大了納米孔的檢測范圍和應(yīng)用,建立了一種快速、特異、高效的生物傳感平臺(tái),可以有效地運(yùn)用到醫(yī)學(xué)檢測中。3.通過DNA折紙?jiān)O(shè)計(jì)DNA條帶并組裝成納米金鏈,并研究其在納米孔中的易位行為。為了提高納米孔的通量和多元檢測性,我們通過DNA折紙技術(shù)設(shè)計(jì)了一款拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活的DNA條帶作為運(yùn)輸載體,該納米帶還可以作為模板組裝納米顆粒,形成長的納米金鏈,并通過納米孔研究其易位行為,分析堵塞信號(hào)可以區(qū)分納米顆粒的位置和數(shù)量,為創(chuàng)建新型的納米孔傳感器提供了新的思路。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;R318
【圖文】：

圖 1.1 （A）納米孔檢測原理示意圖[20]；（B）生物分子通過納米孔的動(dòng)態(tài)過程以及相應(yīng)的電流信號(hào)圖[21]�；趩畏肿觽鞲械募{米孔技術(shù)有著相似的原則。如原理圖 1.1（A）所示，在納米孔傳感檢測中，一層絕緣的薄膜將溶液分成兩個(gè)部分，形成兩個(gè)單獨(dú)的離子溶液池（通常為 NaCl或 KCl），即順式面（Cis）和反式面（Trans）。嵌在薄膜中央的納米孔（通常小于 100 nm）成了連接兩部分的唯一通道。在兩邊池中分別插入 AgCl 電極，當(dāng)在這兩側(cè)施加一個(gè)穩(wěn)定的偏置電壓時(shí)，溶液中離子會(huì)定向移動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的從孔的一側(cè)到另一側(cè)的離子電流。納米孔兩側(cè)的離子隨時(shí)間不停的變化，可以通過膜片鉗和數(shù)模轉(zhuǎn)換器將信號(hào)記錄下來，所得曲線為事件電流曲線（current-time trace）。當(dāng)沒有加入生物分子時(shí)，所測得的這一電流值稱為開孔電流（open-pore current，I0）。一般在溶液中離子濃度較高的時(shí)候（大于 100 mM/L），I0可以由以下 Eq（1.1）來表示[21]：10 bias24l 1I Vd d （1.1）其中 d 表示納米孔的直徑，l 代表納米孔的長度，σ為離子溶液的電導(dǎo)率，Vbias代表施加

學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第一章要樣品的擴(kuò)增、標(biāo)記、表面固定等化學(xué)修飾，納米孔傳感檢測可以適用于聚合物的檢測。電流時(shí)間曲線中，電流被短暫的阻塞，然后又回到開孔電流水平，我們稱易位事件。生物分子被納米孔捕獲、進(jìn)入納米孔以及完全通過納米孔，這以用記錄的電流信號(hào)來表征。每個(gè)事件產(chǎn)生的阻塞電流，可以通過體積排exclusion）來解釋，即當(dāng)生物分子通過納米孔時(shí)，會(huì)占據(jù)孔內(nèi)一定的空間，內(nèi)的離子排出孔，導(dǎo)致孔內(nèi)離子數(shù)量減少，從而使得納米孔內(nèi)的電導(dǎo)（G）線性的生物分子來說，阻塞電流與其與孔的橫截面積之比成正比。通過事如阻塞時(shí)間（ t）、阻塞電流（ I）以及事件的電流的特征等相互結(jié)合可別。

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本文編號(hào)：2717073