納米通道單分子檢測(cè)技術(shù)是上世紀(jì)九十年代新興的檢測(cè)技術(shù)。納米孔單分子檢測(cè)技術(shù)具有快速高效,低成本,以及無(wú)需其他修飾方法的優(yōu)點(diǎn),目前,已經(jīng)在生物和化學(xué)等各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。尤其,納米通道單分子檢測(cè)技術(shù)已在DNA測(cè)序的研究中取得了舉世矚目的成就,并且,近幾年,該技術(shù)已被廣泛發(fā)展逐漸應(yīng)用于其他物質(zhì)的檢測(cè),比如:DNA,RNA,蛋白質(zhì),酶以及其他生物大分子的檢測(cè)。本論文從以下兩個(gè)方面進(jìn)行闡述:1、基于雙鏈DNA探針的納米孔傳感技術(shù)用于識(shí)別多種蛋白質(zhì)腫瘤標(biāo)志物許多疾病的發(fā)生和發(fā)展往往與多種生物標(biāo)志物的表達(dá)變化密切相關(guān),因此,正確的疾病診斷通常需要多個(gè)分子的多重檢測(cè)。腫瘤標(biāo)記物的多重檢測(cè),不僅可以提高診斷精度,而且可以為個(gè)體化、靶向治療提供指導(dǎo)。在此,利用α-溶血素（α-HL）生物納米孔建立了一個(gè)準(zhǔn)確有效地同時(shí)識(shí)別多種腫瘤標(biāo)志物的方法,此外,該方法也可以應(yīng)用實(shí)際樣品中多種腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)。在這項(xiàng)研究中,我們構(gòu)建了一系列基于雙鏈（ds）DNA的探針,每個(gè)探針均含有一個(gè)捕獲臂（Capture arm）,每個(gè)捕獲臂（Capture arm）上包含兩部分,一部分是與特定靶點(diǎn)的適配體結(jié)合的DNA,一部分... 

【文章來(lái)源】：山東師范大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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生物納米通道檢測(cè)過(guò)程示意圖

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文3材質(zhì)的不同，大體分為生物納米孔和固體納米孔。下面對(duì)不同材質(zhì)的納米通道進(jìn)行詳細(xì)的介紹。1.3.1生物納米通道組成生物納米通道的蛋白質(zhì)大多數(shù)是從微生物體內(nèi)提取出來(lái)的生物毒素，根據(jù)蛋白孔的來(lái)源不同，結(jié)構(gòu)不同，生物納米孔主要包括以下幾種，如圖1-2所示，α-溶血素(α-HL)[22,23],氣單胞菌溶素（Aerolysin）[24,25]，恥垢分枝桿菌毒素蛋白(MspA)[26]和噬菌體phi29連接器(phi29馬達(dá)蛋白)[27]。最近發(fā)現(xiàn)的新型蛋白孔，ClyA[28],FhuA[29]等。下面對(duì)本文中用到的蛋白孔進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。Figure1-2.Fourstructuresofnanopores圖1-24種納米孔結(jié)構(gòu)示意圖1.3.1.1α-溶血素(α-HL)生物蛋白孔簡(jiǎn)介首先，對(duì)α-溶血素(α-HL)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，如圖1-3所示。α-溶血素(α-HL)是從金黃色葡萄球中發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)菌毒素蛋白，是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用于納米通道的蛋白孔，也是目前應(yīng)用最廣泛的蛋白孔[30]。α-HL納米孔是一種蘑菇形的蛋白

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4通道,一旦嵌入在一個(gè)脂雙分子層,形成一個(gè)定義良好的納米級(jí)孔，電解質(zhì)離子可以在α-HL納米孔種形成一個(gè)電場(chǎng)流。α-溶血素納米孔總長(zhǎng)度大約在10nm左右。α-HL蛋白孔由兩部分組成分別為納米孔前庭和β-桶裝結(jié)構(gòu)組成[31]。納米孔前庭在α-HL的cis端，直徑大約為3.0nm，長(zhǎng)度約為7nm。納米孔前庭的主要發(fā)揮捕獲分析物的作用。分析物一般是利用外界施加的外電壓被推動(dòng)著從蛋白孔的cis端被蛋白孔捕獲，然后，通過(guò)蛋白孔的β-桶裝結(jié)構(gòu)，來(lái)到蛋白孔的trans端。當(dāng)分析物被納米孔前庭捕獲后，進(jìn)入蛋白孔最窄的部位——β-桶裝結(jié)構(gòu)。β-桶裝結(jié)構(gòu)直徑最窄的部位直徑為1.4nm，且trans端（β-桶裝結(jié)構(gòu)的另一端，也是蛋白孔的出口）直徑約為2.2nm。β-桶裝結(jié)構(gòu)的直徑為納米級(jí)，β-桶裝結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度大約為5.2nm,β-桶裝結(jié)構(gòu)嵌入到納米孔前庭的部位大約2.2nm。這個(gè)部位有且僅有允許一個(gè)分子通過(guò)蛋白孔，此部位是實(shí)現(xiàn)納米通道實(shí)現(xiàn)單分子檢測(cè)關(guān)鍵。而自然界中許多生物大分子會(huì)以特殊的形態(tài)存在，這些分子想通過(guò)納米通道，就會(huì)借助外界作用力克服能量壁壘，通過(guò)與納米蛋白孔的相互作用通過(guò)納米蛋白孔[32-36]，而待測(cè)物通過(guò)β-桶裝結(jié)構(gòu)的過(guò)程，有不同的物質(zhì)形狀，結(jié)構(gòu)都有所差別，進(jìn)而影響電流輸出的阻斷時(shí)間和阻斷程度的差異。目前，α-HL納米孔應(yīng)用最為廣泛，已經(jīng)用于DNA結(jié)構(gòu)的檢測(cè)[37-38]，microRNA[39-40]，腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)等，并且許多α-HL蛋白孔進(jìn)行修飾，用于蛋白質(zhì)的手性檢和金屬離子的檢測(cè)。Figure1-3.Structureofα-HLnanopore圖1-3.α-HL納米孔的結(jié)構(gòu)示意圖1.3.1.2氣單胞菌溶素（Aerolysin）生物蛋白孔簡(jiǎn)介


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