【摘要】：功能型DNA是指一類通過體外篩選或指數(shù)富集的配體進(jìn)化系統(tǒng)(SELEX)篩選出來的具有酶功能或是識(shí)別功能的短鏈DNA。功能型寡聚核苷酸是功能型DNA的其中一類。電化學(xué)生物傳感器因其具有便攜性、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、耗材量小等優(yōu)點(diǎn),因此在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物分析、法醫(yī)鑒定、食品安全等領(lǐng)域日益受到重視。本文將功能型寡聚核苷酸和電化學(xué)傳感技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建了三種新型的阻抗型免標(biāo)記電化學(xué)傳感器,用于對(duì)三聚氰胺和重金屬汞離子的檢測(cè),研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于胸腺嘧啶(T)和三聚氰胺(Mel)通過氫鍵作用形成T-Mel-T結(jié)構(gòu),構(gòu)建了一種快速、靈敏的電化學(xué)生物傳感器,用于牛奶樣品中三聚氰胺的檢測(cè)。首先,以S-Au鍵將巰基修飾富T堿基寡聚核苷酸(TRO)固定在金電極表面,然后以巰基己醇(MCH)封閉電極表面的空位點(diǎn),得到TRO修飾傳感界面。當(dāng)TRO上的胸腺嘧啶(T)和三聚氰胺(Mel)作用形成T-Mel-T結(jié)構(gòu)后,引起TRO的構(gòu)象改變,進(jìn)而會(huì)改變電極的電化學(xué)行為。以[Fe(CN)_6]~(3-/4-)為電化學(xué)探針,采用電化學(xué)阻抗譜(EIS)考察了傳感器對(duì)三聚氰胺的分析性能,結(jié)果表明,在最佳條件下,阻抗差值(ΔR_(ct))與三聚氰胺濃度對(duì)數(shù)(lgC_(Mel))在10.0 pM~1.0μM濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,檢測(cè)限為1.2 pM。將傳感器應(yīng)用于牛奶樣品中Mel檢測(cè),回收率為96.4~104.4%。(2)基于富胸腺嘧啶(T)寡聚核苷酸和汞離子(Hg~(2+))能形成T-Hg~(2+)-T結(jié)構(gòu),構(gòu)建了一種新型多“三明治”核苷酸鏈的汞離子電化學(xué)傳感器。首先,在金電極表面以S-Au鍵固定探針DNA(IS),并用巰基己醇封閉電極上的空余位點(diǎn);然后通過修飾電極反復(fù)交替和汞特異寡聚核苷酸(MSO)、連接兩條MSO的橋接鏈DNA(BS)雜交,形成MSO-BS交替相連的多“三明治”核苷酸雜交鏈,并因多核苷酸序列而產(chǎn)生大的阻抗。當(dāng)修飾電極與Hg~(2+)作用后,傳感器界面的MSO和Hg~(2+)形成U形T-Hg~(2+)-T結(jié)構(gòu),導(dǎo)致多“三明治”結(jié)構(gòu)迅速瓦解,引起阻抗降低,從而達(dá)到對(duì)Hg~(2+)的高靈敏檢測(cè)。采用電化學(xué)阻抗譜(EIS)考察了傳感器對(duì)Hg~(2+)的分析性能,實(shí)驗(yàn)表明,該傳感器能特異地識(shí)別Hg~(2+),且在1.0 fM~10.0 pM的Hg~(2+)濃度范圍內(nèi),阻抗差值(ΔR_(ct))與Hg~(2+)濃度對(duì)數(shù)(lgC_(Hg)~(2+))呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢出限達(dá)到0.16 fM。(3)基于環(huán)型寡聚核苷酸(RS)和放大輔助鏈DNA(AAS)在電極表面反復(fù)雜交形成DNA立體雜交網(wǎng),構(gòu)建了一種新型高靈敏汞離子電化學(xué)傳感器。首先將固定鏈DNA(IS)通過S-Au鍵固定在金電極表面,再用巰基己醇(MCH)封閉空位點(diǎn);然后將修飾電極與汞特異寡聚核苷酸(MSO)、橋接鏈DNA(BS)依次雜交;最后將修飾電極反復(fù)和RS、AAS交替雜交形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),得到高阻抗表面。當(dāng)Hg~(2+)存在時(shí),MSO和Hg~(2+)形成T-Hg~(2+)-T結(jié)構(gòu),導(dǎo)致網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)斷裂,從而使得傳感器EIS響應(yīng)信號(hào)降低。采用CV、EIS、AFM對(duì)傳感器構(gòu)建過程進(jìn)行了表征,并采用EIS對(duì)傳感器制備及汞離子分析條件進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在最佳條件下,該傳感器能特異地識(shí)別Hg~(2+),且在10.0 aM~1.0 pM的Hg~(2+)濃度范圍內(nèi),阻抗變化值(ΔR_(ct))與Hg~(2+)濃度對(duì)數(shù)(lgC_(Hg)~(2+))呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢出限達(dá)到7.2 aM。
【學(xué)位授予單位】：閩南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.1

【圖文】：

3圖 1.1 基于超分支滾環(huán)擴(kuò)增的高靈敏性汞離子熒光傳感器示意圖[9]2. 基于雜交鏈反應(yīng)的汞離子傳感器。雜交鏈反應(yīng)（Hybridization Chain Reaction ，簡(jiǎn)稱 HCR）[10,11]。激發(fā)物一般是一條 DNA 或是其他離子與分子。一般是首先用激發(fā)物分子引起探針分子的雜交。激發(fā)物引導(dǎo)探針分子（發(fā)夾型 DNA）環(huán)打開，并雜交形成雙鏈后，雜交后的探針分子有一段處于未雜交狀態(tài)，用未雜交部分的 DNA 與兩種發(fā)夾型 DNA 交替雜交，形成兩種發(fā)夾型 DNA 交替向上的長(zhǎng)鏈。雜交鏈反應(yīng)的特點(diǎn)是其對(duì)激發(fā)物的存在相當(dāng)敏感。一旦有激發(fā)物的存在，則會(huì)引發(fā)兩種發(fā)夾型 DNA 之間的反復(fù)交替雜交，從而形成長(zhǎng)鏈。所以可將 HCR 用于信號(hào)放大檢測(cè)含量極低的激發(fā)物。其次，一旦形成長(zhǎng)的雜交鏈，則長(zhǎng)鏈包含大量的 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)，有利于電活性的雙鏈 DNA指示物的嵌插，從而使雜交鏈的電化學(xué)信號(hào)顯著放大，進(jìn)而放大了對(duì)激發(fā)物的檢測(cè)信號(hào)。

激發(fā)物也可以使用 Hg2+，利用 T-Hg2+-T 結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)兩條含有較多 T 堿基的 DNA 之間形成雙鏈結(jié)構(gòu)。比如 Huang[12]等人利用 HCR 構(gòu)建了一種汞離子的傳感器。作為激發(fā)物的含有較多 T 堿基的 DNAhelper 和構(gòu)成 HCR 長(zhǎng)鏈的兩種發(fā)夾 DNA 在沒有 Hg2+存在的情況平躺黏附在石墨烯表面。這時(shí)雖然環(huán) DNA 上有熒光基團(tuán)，但是石墨烯會(huì)猝滅熒光，所以這種狀態(tài)下熒光強(qiáng)度最小。一旦 Hg2+出現(xiàn)在溶液中，則 DNA helper 會(huì)與一條富 T 堿基的發(fā)夾 DNA 通過 T-Hg2+-T 結(jié)構(gòu)形成雙鏈，進(jìn)而兩種發(fā)夾 DNA 輪流雜交到雜交鏈上，最終形成長(zhǎng)鏈。此時(shí)一方面因?yàn)?DNA 的剛性雙鏈結(jié)構(gòu)，HCR 長(zhǎng)鏈離開石墨烯（熒光猝滅劑），，另一方面熒光基團(tuán)集中在一條長(zhǎng)鏈上，從而使得熒光信號(hào)達(dá)到最強(qiáng)（圖 1.2）。

【參考文獻(xiàn)】

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4 劉芳;;長(zhǎng)江的污染[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2013年04期

5 郝克文;郭友東;黃蓉;余素娥;金環(huán)榮;;對(duì)汞危害防治理念與汞中毒診斷標(biāo)準(zhǔn)的新認(rèn)知[J];職業(yè)與健康;2012年22期

6 李淑娜;;氫化物原子熒光光譜法測(cè)化妝品中的砷、汞[J];中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志;2012年06期

7 羅歡忠;劉俊武;;微波消解-電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測(cè)定大米中的鉛、鎘、汞和砷[J];光譜實(shí)驗(yàn)室;2012年01期

8 王加才;王花茹;王斌;;三聚氰胺危害及檢測(cè)[J];畜牧與獸醫(yī);2009年07期

9 范燕燕;蔣治良;;汞的環(huán)境生化分析進(jìn)展[J];分析測(cè)試技術(shù)與儀器;2009年02期

10 沈昊宇;趙永綱;王樂屏;茅旗峰;;三聚氰胺及其相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、危害與檢測(cè)技術(shù)[J];化學(xué)通報(bào);2009年04期

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3 陳貝貝;基于核酸適配體的鉛汞離子檢測(cè)技術(shù)研究[D];寧波大學(xué);2015年

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5 王玉蘭;原子熒光光譜法檢測(cè)土壤樣品中砷、汞形態(tài)的研究[D];吉林大學(xué);2012年

6 沈銀梅;預(yù)富集—原子吸收光譜法測(cè)定水產(chǎn)品中汞砷鉛銻的研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2711887