發(fā)布時(shí)間：2017-07-14 16:19

  本文關(guān)鍵詞：基于電化學(xué)檢測技術(shù)的DNA分子邏輯門的構(gòu)建及其應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 電化學(xué) DNA分子邏輯門 生物傳感器 食源性致病菌 半加器

【摘要】：著名的《Nature Biotechnology》雜志曾在2000年評論說“電化學(xué)DNA分析時(shí)代到來了”。電化學(xué)方法不僅簡便、快速、低耗,靈敏,而且其裝置輕便、便于攜帶,被認(rèn)為是在成本、時(shí)效等有較高要求的場合實(shí)現(xiàn)生物傳感器檢測的首選方法之一。目前分析檢測工作越來越多的面對多目標(biāo)物的實(shí)時(shí)、在線分析檢測,而在多目標(biāo)物同時(shí)分析檢測方面,尤其是建立智能化、自動化的分析檢測系統(tǒng)方面,分子邏輯門無疑扮演著重要的角色,構(gòu)建分子邏輯門也是設(shè)計(jì)分子計(jì)算機(jī)的先決條件,而構(gòu)建DNA計(jì)算機(jī)是人類的夢想之一。本論文將電化學(xué)方法與DNA分子邏輯門技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了對多種食源性致病菌特征DNA的同時(shí)分析檢測,還初步研究了構(gòu)建具有基本邏輯運(yùn)算功能的DNA分子邏輯門體系(DNA半加器),為DNA計(jì)算機(jī)的研究和發(fā)展做一些基礎(chǔ)性的探索和鋪墊工作。本論文主要研究內(nèi)容如下：(1)基于DNA誘導(dǎo)生成AgNCs(銀納米簇)的NOR型邏輯門用于多目標(biāo)DNA的同時(shí)檢測；本實(shí)驗(yàn)以DNA為模板誘導(dǎo)生成AgNCs,以大腸桿菌(E.coli) DNA和沙門氏菌(Sal) DNA作為輸入,Ag+電化學(xué)信號作為輸出構(gòu)建一個(gè)NOR型邏輯門,達(dá)到同時(shí)檢測E.coli DNA和Sal DNA的目的。檢測Sal DNA所得結(jié)果：在5.0×10-8～8.5×10-7mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-1.5×10-4(CSal/mol·L-1)+0.48,相關(guān)系數(shù)R=0.9956,檢測限(S/N=3)為3.3×10-8mo1·L-1;檢測E.coliDNA所得結(jié)果：在5.0×10-8～8.5×10-7mol·L-1)檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-1.1×10-4(CE.coli/mol·L-1)+0.54,相關(guān)系數(shù)R=0.9932,檢測限(S/N=3)為2.1×10-8mol·L-1。(2)以GO/AuNPs(氧化石墨烯／金納米粒子)納米復(fù)合材料為基底構(gòu)建IDB和OR型邏輯門；本實(shí)驗(yàn)采用滴涂法和電沉積法制備了氧化石墨烯／金納米粒子(GO/AuNPs)復(fù)合膜納米陣列電極。以GO/AuNPs復(fù)合膜修飾玻碳電極為工作電極,以志賀氏菌(Shi)DNA和沙門氏菌(Sal) DNA作為輸入,Fc的電流信號作為輸出,分別構(gòu)建了IDB型和OR型DNA分子邏輯門。其檢測Sal DNA所得結(jié)果：在1.0×10-12～1.O×10-7mol·L-1范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,其線性方程為Ip=-0.0241og(CSal/mol·L-1)+0.39,相關(guān)系數(shù)R=0.9993,檢測限(S/N=3)為6.5×10-13mol·L-1。這兩種邏輯門都達(dá)到了同時(shí)快速檢測志賀氏菌DNA和沙門氏菌DNA的目的。(3)借助DNA四面體納米結(jié)構(gòu)自組裝探針構(gòu)建NOR型邏輯門：本實(shí)驗(yàn)選擇四條自相互補(bǔ)的DNA單鏈,形成剛性和穩(wěn)定的四面體DNA納米結(jié)構(gòu)自組裝到金電極表面,通過對四面體一臂DNA的刺激(加入目標(biāo)DNA),改變DNA四面體的構(gòu)型。以志賀氏菌(shi) DNA和大腸桿菌(E.coli) DNA作為輸入,Fc的電流信號作為輸出,構(gòu)建NOR型邏輯門達(dá)到同時(shí)檢測Shi DNA和E.coli DNA的目的。檢測Shi DNA所得結(jié)果：在5.0×10-9～7.5×10-7mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-0.24log(CShi/mol·L-1)+3.12,相關(guān)系數(shù)R=0.9928,檢測限(S/N=3)為2.1×10-9mol·L-1;檢測E.coli DNA所得結(jié)果：在3.0×10-10～1.5×10-7mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-0.281og(CE.coli/mol·L-1)+3.8,相關(guān)系數(shù)R=0.9978,檢測限(S/N=3)為6.1×10-11mol·L-1。(4)DNA半加器的構(gòu)建及對兩種病原菌DNA的同時(shí)檢測；本實(shí)驗(yàn)以GO/AuNPs復(fù)合膜修飾玻碳電極為工作電極,探針DNA分別標(biāo)記有兩種電化學(xué)活性指示劑(Fc,MB),在同一檢測體系,同時(shí)檢測兩種指示劑的信號變化,以大腸桿菌(E.coli) DNA和沙門氏菌(Sal) DNA作為輸入,分別以△IMB+△IFc和|△IMB/△IFc|為不同的輸出,構(gòu)建了AND和XOR型邏輯門,而這兩種邏輯門的組合剛好構(gòu)建了半加器。為放大電化學(xué)響應(yīng),以目標(biāo)DNA濃度C對∑|△I|作線性曲線。檢測E.coli DNA所得結(jié)果：在1.0×10-13～1.0×10-8mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為(|△IFc|+|△IMB|)=2.171og(CE.coli/mol·L-1)+32.03,相關(guān)系數(shù)R--0.9931,檢測限(S/N=3)為3.2×10-14 mol·L-1;檢測Sal DNA所得結(jié)果：在1.0×10-13～1.0×10-8 mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為(|△IFc|+|△IMB|)=2.49log(CSal/mol·L-1)+34.14,相關(guān)系數(shù)R=0.9967,檢測限(S/N=3)為1.7×10~(-14)mol-L~(-1)。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué) DNA分子邏輯門 生物傳感器 食源性致病菌 半加器
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 主要符號表10
• 電化學(xué)測試技術(shù)10-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 DNA分子結(jié)構(gòu)及其在傳感器中的應(yīng)用11-14
• 1.2 DNA分子邏輯門與邏輯計(jì)算14-21
• 1.3 食源性致病菌及其檢測21-24
• 1.4 本論文的研究思路24-27
• 第二章 基于DNA誘導(dǎo)生成AgNCs的NOR型邏輯門用于多目標(biāo)DNA的同時(shí)檢測27-39
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 以GO/AuNPs納米復(fù)合材料為基底構(gòu)建ID B和OR型邏輯門39-53
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 借助DNA四面體納米結(jié)構(gòu)自組裝探針構(gòu)建NOR型邏輯門53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-58
• 4.3 結(jié)果與討論58-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第五章 DNA半加器的構(gòu)建及對兩種病原菌DNA的同時(shí)檢測67-81
• 5.1 引言67-68
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分68-71
• 5.3 結(jié)果與討論71-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-92
• 致謝92-93
• 個(gè)人簡介93
• 論文發(fā)表情況93

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本文編號：541785