【摘要】：本研究主要利用SERS研究了DNA堿基、堿基與農藥的相互作用以及應用核酸配適體傳感器檢測馬拉硫磷。堿基是脫氧核糖核酸(DNA)的主要組成部分,與生物的生長、發(fā)育、繁殖等正常生命活動及突變、癌變等異常生命活動密切相關。因此,堿基的性質一直是生物和化學領域的重要研究內容之一。研究DNA堿基與農藥相互作用有助于從分子水平上認識農藥分子對DNA作用的細節(jié),對了解致毒、致癌、致基因突變產生的機理具有一定的意義。同時可為農藥適配體傳感器的篩選和構建提供依據,應用農藥適配體與表面增強拉曼光譜(SERS)法相結合可以對農藥殘留分子進行特異性檢測,以此為基礎建立對農藥分子的特異性快速檢測方法,是一項具有實際應用價值的工作。首先,通過化學還原法制備出了具有SERS活性的金、銀納米粒子,粒子形貌規(guī)整,接近球形。對四種DNA堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶)在銀上的SERS譜進行研究,運用密度泛函理論(DFT)/B3LYP泛函方法對堿基分子內鍵振動模擬計算其理論拉曼光譜,并與實驗NRS、SERS進行對比,對其峰進行了詳細的歸屬。進一步從理論上研究了銀金屬團簇對腺嘌呤振動光譜的影響。結果表明,隨著銀原子數目的增加,腺嘌呤N與Ag距離隨Ag原子數的增加而距離變小,模擬光譜和實驗SERS能更好地相符合,且其靜態(tài)極化率值增大,與模擬的拉曼光譜峰強度的變化趨勢顯現相關性。結合實驗SERS譜,說明腺嘌呤環(huán)上的N原子與金屬銀發(fā)生了電荷轉移。為進一步利用拉曼光譜研究單堿基分子與農藥分子的相互作用研究奠定了理論和實驗基礎。其次,采用SERS方法詳細研究了胞嘧啶(Cy)在銀上的吸附行為和規(guī)律。從理論計算結合實測值探討了Cy在基底Ag上的增強效應和吸附行為�？疾炝薈y分子在Ag納米粒子上的不同吸附時間、濃度、pH等條件對SERS光譜的影響,發(fā)現pH影響最大,Cy分子存在兩種不同的異構體和三種不同的存在形態(tài),并隨酸度變化相互轉化而達動態(tài)平衡�；贑y在不同pH時的形態(tài)分布和相應的SERS變化規(guī)律,結合DFT算得的Cy分子中的電荷分布及在銀基底表面的吸附機制,詳細探討了酸堿對Cy分子的SRES光譜影響的內因和吸附機理,在中性和弱堿性時,Cy中的N3和O與Ag形成配位吸附,在pH大于11時,N與Ag形成配位吸附,而O與Ag形成共價吸附。在此基礎上,采用UV(紫外光譜)和SERS研究了四種DNA堿基與農藥倍硫磷分子在溶液中的相互作用,主要對其作用位點、相互作用強弱進行了研究,結果表明,在腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶含氨基的三種堿基,主要是倍硫磷與這三種堿基的氨基作用是其主要結合位點,而在胸腺嘧啶中,作用對其的影響主要是對其環(huán)呼吸振動的影響。根據倍硫磷的分子表面靜電勢圖,11位的S原子是其分子電子密度集中區(qū)域,是與堿基作用的主要位點。結合DFT計算表明,以不同位點結合對其環(huán)呼吸振動的影響不同,作用位點越靠近堿基環(huán)的位置,對環(huán)振動拉曼峰的影響越大。最后,利用銀溶膠和適配體,發(fā)展了一種針對馬拉硫磷的特異性檢測的SERS方法。通過適配體-馬拉硫磷結合靶標物1089、1112 cm-1兩處特征峰中1112 cm-1的強度來檢測馬拉硫磷,結果表明在5×10-7~1×10-5 mol·L-1范圍內具有線性,其線性程為I=58.37C(×10-7 mol·L-1)+197.97,R2=0.9920。且通過模擬樣品測試和特異性實驗驗證了該方法的可行性和特異性,該方法測定簡單,且具有特異性,有一定的應用價值,可實現樣品中馬拉硫磷的快速無損檢測。
[Abstract]:In this study, SERS was used to study the interaction between DNA bases and pesticides, and the detection of malathion by nucleic acid ligand biosensor. Bases are the main components of DNA, which are closely related to normal life activities such as growth, development, reproduction, mutation, canceration and other abnormal life activities. The study of the interaction between DNA bases and pesticides is helpful to understand the details of the interaction between pesticides and DNA at the molecular level. It is also helpful to understand the mechanism of toxicity, carcinogenesis and gene mutation. It is a valuable work to establish a rapid and specific method for the detection of pesticide residues by combining the aptamer with surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Firstly, the SERS active pesticide residues were prepared by chemical reduction method. The SERS spectra of four DNA bases (adenine, guanine, cytosine, thymine) on silver were studied. The theoretical Raman spectra of the intramolecular bond vibrations were calculated by density functional theory (DFT) / B3LYP functional method, and compared with experimental NRS and SERS. The results show that the distance between adenine N and Ag decreases with the increase of the number of silver atoms, and the simulated spectra and experimental SERS are in better agreement with each other, and the static polarizability increases with the increase of the number of silver atoms. The results show that the N atoms on the adenine ring have charge transfer with silver. It lays a theoretical and experimental foundation for the further study of the interaction between single base molecule and pesticide molecule by Raman spectroscopy. Secondly, the cytosine is studied in detail by SERS method. The enhancement effect and adsorption behavior of Cy on Ag substrate were discussed by theoretical calculation and measured values. The effects of different adsorption time, concentration and pH on SERS spectra of Cy on Ag nanoparticles were investigated. It was found that pH had the greatest influence on SERS spectra. Cy molecules had two different isomers and three different types. Based on the morphological distribution of Cy molecule at different pH and the corresponding SERS variation law, combined with the charge distribution of Cy molecule calculated by DFT and the adsorption mechanism on the surface of silver substrate, the internal cause and adsorption mechanism of acid-base effect on the SRES spectrum of Cy molecule were discussed in detail. When the pH is higher than 11, N and Ag form coordination adsorption, while O and Ag form covalent adsorption. On this basis, UV (ultraviolet spectroscopy) and SERS were used to study the interaction between four DNA bases and thiophosphorus pesticide molecules in solution, mainly the interaction site and interaction strength were studied. The results showed that the amino-binding sites of the three amino groups in adenine, guanine and cytosine were mainly the amino-binding sites of thiophosphorus and the amino-binding sites of the three amino groups. In thymine, the effect of the amino-binding sites on the cyclic respiratory vibrations was mainly the effect of the amino-binding sites. The results of DFT calculation show that the closer the binding site to the base ring, the greater the influence on the Raman peak of ring vibration. Finally, a special kind of malathion was developed by using silver sol and aptamer. SERS method for anisotropy detection. Malathion was detected by the intensity of 1112 cm-1 in the two characteristic peaks of the aptamer-malathion binding target 1089,1112 cm-1. The results showed that it was linear in the range of 5 *10-7~1 *10-5 mol.L-1, and the linear equation was I=58.37C (*10-7 mol.L-1)+197.97, R2=0.9920. The feasibility and specificity of this method are verified by experiments. The method is simple, specific and has certain application value. It can be used for rapid and nondestructive detection of malathion in samples.
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O657.37;TQ450.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 龍耀庭,莫育俊;DNA堿基在銀鏡上的表面增強拉曼散射[J];光譜學與光譜分析;1992年05期

2 李一林;郭磊;張朝陽;唐吉軍;謝劍煒;;適配體探針傳感技術進展[J];中國科學(B輯:化學);2008年01期

3 王巍;賈凌云;;適配體篩選方法研究進展[J];分析化學;2009年03期

4 謝海燕;陳薛釵;鄧玉林;;核酸適配體及其在化學領域的相關應用[J];化學進展;2007年06期

5 屈鋒;劉允;任肖敏;趙新穎;張經華;;毛細管電泳在核酸適配體研究及核酸適配體篩選中的應用[J];化學進展;2009年Z2期

6 趙強;樂曉春;;核酸適配體親和色譜的研究進展[J];色譜;2009年05期

7 朱靜;黃勇;蔣小平;譚鐘揚;蔣健暉;沈國勵;俞汝勤;;基于核酸適配體-質粒DNA復合物信號放大的熒光免疫傳感技術[J];分析化學;2009年11期

8 ;生物分析中的核酸適配體[J];分析化學;2012年05期

9 李瑜;王源升;于斌;張靜秋;董瑞;;核酸適配體在光生化檢測中的應用[J];廣州化工;2012年14期

10 王周平;張維瀟;;適配體及其研究進展[J];食品與生物技術學報;2013年09期

相關會議論文 前10條

1 余多慰;袁生;金曉燕;;DNA堿基質子次級化學位移的五聯體效應分析[A];第十次中國生物物理學術大會論文摘要集[C];2006年

2 蔡圣;劉彩云;盧建忠;;基于核酸適配體和酶循環(huán)放大的腺苷化學發(fā)光檢測[A];中國化學會第十屆全國發(fā)光分析學術研討會論文集[C];2011年

3 陳巍;趙新穎;屈鋒;;毛細管電泳法篩選蛋白質的核酸適配體的初步研究[A];全國生物醫(yī)藥色譜學術交流會（2010景德鎮(zhèn)）論文集[C];2010年

4 楊曉娟;邴濤;梅宏成;上官棣華;;核酸適配體用于手性拆分L型和D型色氨酸[A];全國生物醫(yī)藥色譜學術交流會（2010景德鎮(zhèn)）論文集[C];2010年

5 鄭冬梅;婁新徽;;一種基于結構開關型適配體的無標記熒光傳感法[A];中國化學會第28屆學術年會第9分會場摘要集[C];2012年

6 薛利云;周小明;邢達;;基于核酸適配體探針和酶輔助熒光信號擴增的等溫高靈敏度蛋白檢測方法[A];中國光學學會2011年學術大會摘要集[C];2011年

7 馬文韜;古力;屈鋒;;毛細管電泳篩選大腸桿菌適配體的初步研究[A];全國生物醫(yī)藥色譜學術交流會（2010景德鎮(zhèn)）論文集[C];2010年

8 梁好均;徐華國;鄧偉;;核酸適配體鏈構象轉變的研究[A];2014年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結構學術研討會摘要集[C];2014年

9 王曉芳;程琳;耿霞;趙強;;基于適配體修飾的磁珠和量子點熒光法檢測凝血酶[A];中國化學會第28屆學術年會第9分會場摘要集[C];2012年

10 汪海林;章大鵬;;單核苷水平核酸適配體與蛋白質相互作用分析[A];中國化學會第28屆學術年會第9分會場摘要集[C];2012年

相關重要報紙文章 前3條

1 記者 馮衛(wèi)東;DNA堿基序列決定其光敏性假設獲證實[N];科技日報;2008年

2 潘文;核酸適配體在醫(yī)藥領域應用前景廣闊[N];中國醫(yī)藥報;2010年

3 于洋　田野;蛋白質檢測有了新方法[N];吉林日報;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 黃玉坤;基于核酸適配體識別-時間分辨熒光納米探針的生物毒素檢測方法研究[D];江南大學;2015年

2 陳霞;功能核酸的篩選及在分析檢測中的應用[D];武漢大學;2012年

3 林雪霞;微流控芯片與可控適配體技術用于細胞代謝物分析及其相互作用的研究[D];北京化工大學;2015年

4 周慶同;生物相空間中的適配體和藥物虛擬篩選[D];中國科學技術大學;2015年

5 郭業(yè)民;基于適配體傳感器的牛奶中抗生素殘留快速檢測技術研究[D];東北農業(yè)大學;2015年

6 李菁菁;適配體功能化的熒光納米探針用于蛋白和細胞傳感研究[D];南京大學;2012年

7 于鴿;乙丙肝病毒相互干擾及適配體在肝癌診斷及靶向治療中的作用[D];吉林大學;2016年

8 王成全;基于磁控適配體傳感體系的農產品中典型霉菌毒素檢測研究[D];江蘇大學;2016年

9 姜紅巖;自組裝RNA適配體納米傳感器[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2016年

10 胡波;海洋聚醚類毒素基于適配體的檢測及生物合成的探索[D];第二軍醫(yī)大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 聶永惠;表面增強拉曼光譜研究DNA堿基與農藥相互作用及適配體傳感器的應用[D];浙江工業(yè)大學;2017年

2 唐珂;DNA堿基與肽鏈之間氫鍵的理論研究[D];曲阜師范大學;2008年

3 關文;新型DNA堿基甲基化修復酶AlkC的表達、純化、結晶與功能探討[D];華中農業(yè)大學;2009年

4 張月俠;蛋白質寡核苷酸適配體的篩選與應用研究[D];山東師范大學;2009年

5 李慧玲;BHL DNA適配體對銅綠假單胞菌群體感應系統(tǒng)抑制作用的研究[D];福建醫(yī)科大學;2015年

6 劉金釧;適配體納米金比色法靈敏度影響因素研究及其在食品安全檢測中的應用[D];中國農業(yè)科學院;2015年

7 于連元;核酸適配體修飾的納米顆粒在腫瘤靶向免疫治療及靶向熱療中的應用[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2015年

8 趙變軍;基于適配體特異性作用的乳腺癌細胞表面多種腫瘤標記物同時檢測的新方法研究[D];南京師范大學;2015年

9 喬醴峰;基于核酸適配體的β-葡萄糖醛酸苷酶一步純化固定化研究及其應用[D];石河子大學;2015年

10 呂莉;基于適配體的酶聯吸光度法檢測血小板衍生生長因子-BB[D];山西大學;2015年

，

本文編號：2243628