發(fā)布時(shí)間：2020-06-18 04:23

【摘要】：納米生物傳感界面作為傳感器的核心部件,影響著傳感器的靈敏度、特異性、選擇性、識(shí)別效率等傳感性能。傳統(tǒng)的生物傳感界面存在傳感基底尺寸難以精確調(diào)控,傳感基底上探針倒伏、相互纏繞等問題,使傳感器各種傳感性能大大下降。因此,實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感基底尺寸以及傳感基底上探針性能的精準(zhǔn)調(diào)控對(duì)構(gòu)建高活性的分子識(shí)別界面具有重要意義。進(jìn)一步地,在細(xì)胞膜這一生物界面上調(diào)控受體與配體之間的相互作用,有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生理活動(dòng)的調(diào)控及對(duì)細(xì)胞的靈敏檢測(cè)分析。本論文的研究工作主要圍繞納米生物傳感基底尺寸調(diào)控,基底界面上DNA電子傳遞性能調(diào)控以及細(xì)胞膜上受體-配體之間相互作用調(diào)控三個(gè)方面開展,具體內(nèi)容如下:(1)制備具有單囊泡分辨率的碳纖維納米電極一直是腦科學(xué)以及神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域存在的一大挑戰(zhàn)。針對(duì)胞內(nèi)囊泡基本物理學(xué)特征,我們制備了和胞內(nèi)囊泡尺寸相匹配的具有高時(shí)空分辨率的碳纖維納米電極。通過對(duì)胞外不同活性釋放區(qū)的囊泡釋放進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),我們實(shí)現(xiàn)了不同活性釋放區(qū)囊泡釋放模式及釋放動(dòng)力學(xué)的分析研究。(2)構(gòu)筑了一種表面含有納米結(jié)構(gòu)的金花超微電極,通過調(diào)節(jié)金花電極的尺寸,實(shí)現(xiàn)了對(duì)金花電極檢測(cè)靈敏度的調(diào)控。通過比較不同尺寸金花電極的響應(yīng)動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)金花電極的響應(yīng)動(dòng)力學(xué)與尺寸無關(guān)。此外,金花表面的特有的納米結(jié)構(gòu)有效的提高了金花電極的抗干擾性,在含有抗壞血酸的體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)多巴胺的選擇性檢測(cè)。(3)如何提高探針在復(fù)雜體系或者活體檢測(cè)中的抗干擾性是生物傳感領(lǐng)域一直存在的一大挑戰(zhàn)。利用雙鏈DNA分子內(nèi)傳遞電子的特性,我們成功構(gòu)建了一種基于DNA電子傳遞的生物電子器件。該生物電子器件在復(fù)雜體系中的DNA雜交動(dòng)力學(xué)和信號(hào)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出優(yōu)良的抗干擾性能。同時(shí),該生物電子器件具有很好普適性。我們利用該生物電子器件實(shí)現(xiàn)了對(duì)DNA和小分子的活體檢測(cè)和代謝動(dòng)力學(xué)分析。(4)發(fā)展了一種通過PSA結(jié)合誘導(dǎo)DNA探針構(gòu)型變化,進(jìn)一步引起界面電子轉(zhuǎn)移速率變化的傳感體系。該傳感體系良好穩(wěn)定性以及優(yōu)良特異性,保證了PSA與aptamer之間結(jié)合力的有效測(cè)定。此外,為了研究aptamer在PSA表面的結(jié)合位點(diǎn)情況,我們對(duì)PSA的表位進(jìn)行鑒定,在此基礎(chǔ)上篩選出最佳的探針配對(duì)方式,構(gòu)建夾心結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)PSA的靈敏檢測(cè)。(5)細(xì)胞對(duì)DNA四面體有內(nèi)吞作用,存在一種使四面體進(jìn)細(xì)胞的作用力;aptamer可以與細(xì)胞表面蛋白EpCAM的特異性結(jié)合,因此它存在一種使四面體停留在細(xì)胞膜上的作用力。為了明確到底哪一種作用力占主導(dǎo),我們調(diào)控了TSP-aptamer復(fù)合體的價(jià)態(tài),通過成像以及統(tǒng)計(jì)分析復(fù)合體在胞內(nèi)和細(xì)胞膜上的分布,實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩種相互競爭作用力的分析。同時(shí),我們采用aptamer與EpCAM相互作用占主導(dǎo)的三價(jià)的復(fù)合體實(shí)現(xiàn)了對(duì)CTC的捕獲及實(shí)際病人樣本的檢測(cè)分析。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;TP212.3
【圖文】：

納米生物傳感接界面的功能調(diào)控及其在生物檢測(cè)中的應(yīng)用影響的研究5。Christopher 等人采用光刻的方法制備了與單細(xì)胞陣列，通過微孔中修飾抗體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)表達(dá)特異性抗原的單細(xì)胞崔屹等采用電子束刻蝕的方法制備了不同尺寸和不同形狀的基底，可調(diào)控的基底來培養(yǎng)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)不同曲率的基底可以誘導(dǎo)細(xì)胞表最終通過調(diào)控培養(yǎng)基底形貌實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞膜曲率的調(diào)控7。

圖 1.2 電子束刻蝕方法制備不同尺寸納米柱研究基底對(duì)細(xì)胞膜曲率影響7。gure 1.2 Preparation of nanopillars with different sizes by electron-beam lithography usemembrane curvatures that induced by the substrate7.1.2 電沉積方法構(gòu)建傳感基底相比于刻蝕方法，電沉積更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感基底的調(diào)控，一般通過控制電組成，施加電壓以及沉積時(shí)間等條件就可以靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)基底尺寸和形貌的調(diào)前有很多課題組通過電化學(xué)方法制備各種傳感基底用于傳感檢測(cè)10-12。Kelle組通過控制電沉積溶液組成等條件構(gòu)筑了不同形貌、不同大小的金和鉑的超，并在此基礎(chǔ)上開展了大量工作，主要是利用 Ru(III)/Fe(III)催化體系，研究形貌金傳感基底和不同大小金基底對(duì)檢測(cè)靈敏度和響應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響，最終控傳感基底尺寸和形貌實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器檢測(cè)靈敏度和響應(yīng)動(dòng)力學(xué)的調(diào)控。此外還將該體系廣泛的應(yīng)用于 DNA、小分子、蛋白以及病原體的檢測(cè)中13-22。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 黃衛(wèi)華,張麗瑤,程偉,龐代文,王宗禮,程介克;納米電極時(shí)空分辨監(jiān)測(cè)單個(gè)PC12細(xì)胞多巴胺量子釋放[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

本文編號(hào)：2718690