疾病的早期診斷是目前臨床醫(yī)學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn),亟需發(fā)展高靈敏度、高特異性、操作簡單且便攜的生物診斷方法。近年來,DNA納米技術(shù)與無機(jī)納米材料的蓬勃發(fā)展為探索新型生物診斷方法帶來了新的契機(jī)。在眾多的納米傳感器件中,DNA-納米金探針憑借優(yōu)異的生物分子識(shí)別能力、獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)、良好的生物相容性得到了廣泛的應(yīng)用。在傳感界面的構(gòu)筑中,界面上DNA探針的非均一自組裝層會(huì)嚴(yán)重影響傳感器的生物識(shí)別和傳感性能。如何構(gòu)建高活性的生物識(shí)別界面,合理調(diào)控納米尺度上DNA探針的均一性與有序性,使DNA充分發(fā)揮其生物活性,拓展DNA-納米金探針在生物診斷中的應(yīng)用,是本論文主要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。我們將尾部帶有聚腺嘌呤嵌段（polyA）的DNA探針修飾在納米金表面,通過調(diào)節(jié)polyA嵌段的長度合理有序地控制納米金表面DNA探針的密度,可有效地降低分子識(shí)別的能量壁壘,提高傳感器的檢測速率和靈敏度。本論文的研究工作基于界面精準(zhǔn)調(diào)控,有序調(diào)節(jié)并提高了DNA-納米金探針在生物標(biāo)志物診斷中的響應(yīng)性能。主要內(nèi)容如下:1.基于課題組發(fā)展的聚腺嘌呤嵌段（polyA）DNA-納米金偶聯(lián)體的制備方法,制備了polyA介導(dǎo)的基于熒光共振... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(A)最早的加鹽老化法組裝DNA-AuNPs[15]；(B)FSN輔助組裝DNA-AuNPs[19]；(C)營造低pH環(huán)境快速組裝DNA-AuNPs[20]；(D)凍融反應(yīng)組裝DNA-AuNPs[21]

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論7圖1.3基于DNA-AuNPs的熒光傳感器：（A）“納米耀斑”探針[39]；（B）“粘性耀斑”探針[43]；（C）“熒光共振能量轉(zhuǎn)移-納米耀斑”探針[44]；（D）基于AuNPs的熵驅(qū)動(dòng)的三維分子機(jī)器[45]；（E）基于AuNPs的DNA酶驅(qū)動(dòng)的三維分子機(jī)器[46]。與其他納米顆粒如量子點(diǎn)、磁性納米粒子不同，金納米粒子具有獨(dú)特的表面等離子體共振性質(zhì)[47]。簡而言之，溶液中金納米粒子間距離的改變會(huì)產(chǎn)生表面等離子體耦合效應(yīng)，使其等離子體共振光譜發(fā)生位移，從而導(dǎo)致溶液顏色的變化�；谶@一性質(zhì)，DNA-納米金探針已成為構(gòu)建比色傳感器的重要元素之一。Mirkin等最早展示了DNA-AuNPs探針構(gòu)建比色傳感器的策略[48]（圖1.4A），核心思想在于靶標(biāo)誘導(dǎo)AuNPs的聚集，導(dǎo)致溶液顏色由紅到藍(lán)的變化，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)小分子以及核酸的比色檢測。鹽離子濃度會(huì)對(duì)AuNPs的穩(wěn)定性造成一定的影響，DNA對(duì)AuNPs的修飾提高了AuNPs的耐鹽性，利用這一性質(zhì)，Li等提出了靶標(biāo)誘導(dǎo)降低AuNPs穩(wěn)定性的比色方案[49]（圖1.4B）。他們將核酸適體通過堿基互補(bǔ)配對(duì)修飾在DNA-AuNPs上，并分散于特定濃度的鹽溶液中。當(dāng)靶標(biāo)存在時(shí)，核酸適體特異性結(jié)合靶標(biāo)形成新的二級(jí)結(jié)構(gòu)并與DNA-AuNPs脫離,使DNA-AuNPs的穩(wěn)定性降低而發(fā)生聚集，根據(jù)DNA-AuNPs的聚集程度可以測定靶標(biāo)濃度。AuNPs從聚集到分離，同樣是顏色變化的過程。Chan和Zagorovsky巧妙地設(shè)計(jì)了基于多組分核酸酶（MNAzyme）的DNA-AuNPs比色探針[50]，如圖1.4C所示，兩組DNA-AuNPs在連接鏈的雜交下互相交聯(lián)，形成AuNPs的聚集網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致它們各自的局部等離子體激元場耦合，從而導(dǎo)致最大吸光波長向長波段移動(dòng)，

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論8溶液的顏色從紅色變?yōu)樽仙�。�?dāng)靶標(biāo)存在時(shí)，將激活由連接鏈和底物鏈組成的MNAzyme，催化連接鏈的裂解，導(dǎo)致聚集網(wǎng)絡(luò)的崩塌以及靶標(biāo)的釋放，導(dǎo)致溶液由紫色重新變?yōu)榧t色，實(shí)現(xiàn)了對(duì)靶標(biāo)的高靈敏檢測。圖1.4基于DNA-AuNPs的比色傳感策略：（A）靶標(biāo)誘導(dǎo)AuNPs聚集的比色策略[48]；（B）靶標(biāo)誘導(dǎo)降低DNA-AuNPs穩(wěn)定性的比色策略[49]；（C）靶標(biāo)誘導(dǎo)DNA-AuNPs聚集網(wǎng)絡(luò)解離的比色策略[50]。電化學(xué)傳感是通過電化學(xué)儀器測量靶標(biāo)誘導(dǎo)下電壓、電流或電阻等信號(hào)的改變，金納米粒子具有天然的電化學(xué)氧化還原活性[51]，DNA-納米金可裝載大量的捕獲探針或電化學(xué)分子，結(jié)合DNA-納米金可大幅提高電化學(xué)傳感器的輸出信號(hào)和靈敏度。Taton等率先使用DNA-AuNPs結(jié)合電化學(xué)檢測方法實(shí)現(xiàn)對(duì)核酸的超靈敏分析[52]（圖1.5A）。他們首先在電極基底上固定捕獲探針，靶標(biāo)核酸誘導(dǎo)DNA-納米金在基底上固定，加入銀染試劑，在金納米粒子的表面繼續(xù)沉積銀原子來增強(qiáng)基底的導(dǎo)電性，通過靶標(biāo)改變電導(dǎo)率的方法，使得對(duì)目標(biāo)核酸的檢測限降低到500fM,對(duì)單堿基錯(cuò)配的選擇性誤差降低到十萬分之一。Yi等結(jié)合DNA-AuNPs改變了傳統(tǒng)的分子報(bào)告探針與多個(gè)報(bào)告探針偶聯(lián)的方式，提出基于分離適體的電化學(xué)夾心測定法（NE-SAESA）[53]（圖1.5B）。DNA-AuNPs提高了探針的局部濃度和結(jié)合親和力，與等效的SAESA相比，提高了對(duì)ATP、可卡因的檢測靈敏度約103-105倍。Zuo等結(jié)合DNA-AuNPs提出了一種基于納米探針引發(fā)的酶促聚合（NIEP）電化學(xué)傳感器[54]（圖1.5C），通過基底的捕獲探針固定DNA-AuNPs，末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶（TdT）催化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DNA納米結(jié)構(gòu)的傳感界面調(diào)控及生物檢測應(yīng)用[J]. 葉德楷,左小磊,樊春海.  化學(xué)進(jìn)展. 2017(01)
[2]Electrochemical single nucleotide polymorphisms genotyping on surface immobilized three-dimensional branched DNA nanostructure[J]. GE ZhiLei, PEI Hao, WANG LiHua, SONG ShiPing & FAN ChunHai Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China.  Science China（Chemistry）. 2011(08)



本文編號(hào)：3269810