本文關(guān)鍵詞：基于納米界面調(diào)控的電化學(xué)DNA傳感器

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【摘要】：電化學(xué)DNA傳感器是一類特殊的生物傳感器,由于電化學(xué)檢測方法本身所具有的靈敏、快速、低成本、低能耗等特點(diǎn),電化學(xué)DNA傳感器成為一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域并在近幾年中得到了快速發(fā)展。然而,開發(fā)高靈敏度和高特異性的電化學(xué)DNA傳感器仍然需要面臨很多的挑戰(zhàn),比如在電極與溶液的界面上,傳質(zhì)速率的減小和擁擠效應(yīng)的增加,使得DNA的識別與雜交受到很大影響。納米技術(shù)和納米材料的出現(xiàn),為電化學(xué)DNA傳感領(lǐng)域中出現(xiàn)的各種難題提供了全新的解決方案。我們可以通過納米技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)的電極,或者將納米材料修飾到電極表面,甚至是設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)的DNA探針,來提高納米傳感界面上的水溶性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性。本論文主要利用金納米針尖電極和DNA四面體納米結(jié)構(gòu)構(gòu)建多元、協(xié)同的納米傳感界面,并通過調(diào)控納米界面來實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)分子的高特異性捕獲與識別,主要內(nèi)容如下:1.通過電化學(xué)刻蝕金絲和在其表面包封電泳漆,制備錐形的金納米針尖電極。然后在金納米針尖電極表面固定巰基單鏈DNA探針,結(jié)合電催化體系Ru(NH3)63+/Fe(CN)63-,用于無標(biāo)記檢測目標(biāo)miRNA-141。由于納米針尖電極的表面是曲面,降低了DNA分子之間的空間位阻,有利于負(fù)載更多數(shù)量的DNA分子。此外,電催化體系Ru(NH3)63+/Fe(CN)63-的催化效率高度依賴電極表面的DNA分子密度,密度越大,電催化的效率越大,密度越小,電催化的效率越小。因此,結(jié)合納米針尖電極和電催化體系可以有效地放大電化學(xué)的信號,提高電化學(xué)傳感器的靈敏度。2.在金電極表面組裝塔尖DNA四面體端粒引物,用來檢測癌細(xì)胞中的端粒酶活性。通常情況下,在液相中的端粒酶延伸反應(yīng)容易發(fā)生,而固液界面上的端粒酶延伸反應(yīng)相對較難。通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)組裝了塔尖DNA四面體引物的金電極表面有利于端粒酶延伸端粒引物。該方法對端粒酶活性的檢測十分靈敏,檢測限低于10個(gè)Hela細(xì)胞。3.實(shí)驗(yàn)利用DNA四面體納米結(jié)構(gòu)的探針構(gòu)建了一個(gè)基于夾心法策略的電化學(xué)DNA傳感器,并將該傳感器用于檢測一段250 bp的來自大腸桿菌基因組DNA的片段。大腸桿菌基因組DNA經(jīng)過不對稱PCR擴(kuò)增后,產(chǎn)生單鏈的DNA,利于電化學(xué)檢測,還能大大提高電化學(xué)檢測的靈敏度。此外,DNA四面體探針被用于實(shí)驗(yàn),它可以有效地調(diào)控電極表面的探針密度,降低電極表面的空間位阻,利于DNA四面體探針與目標(biāo)DNA分子之間的雜交反應(yīng)。更重要的是,DNA四面體具有抵抗蛋白非特異性吸附的能力,這可以確保在復(fù)雜的實(shí)際樣品檢測中能夠具有高度的選擇性。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212

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本文編號：1152698