本文關(guān)鍵詞：掃描電化學(xué)顯微鏡生物傳感信號(hào)放大技術(shù)的研究

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【摘要】：掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)是A. J. Bard教授提出并發(fā)展的一種電化學(xué)掃描成像檢測(cè)技術(shù)。它是通過(guò)超微電極(探針)靠近基底或在靠近基底的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電化學(xué)信號(hào)來(lái)研究體系的電化學(xué)性質(zhì)及基底形貌�，F(xiàn)在也被應(yīng)用于檢測(cè)固定在基底上的生物分子,例如,基因、酶、多肽、抗原抗體等。與傳統(tǒng)的電化學(xué)方法相比,SECM的產(chǎn)生/收集模式具有電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)與目標(biāo)生物分子載體分離的特性,即電化學(xué)信號(hào)是通過(guò)SECM的探針電極獲得,而目標(biāo)生物分子和信號(hào)放大分子則是固定在基底上,所以基底上固定的生物分子或信號(hào)放大分子的導(dǎo)電性不會(huì)影響探針電極的電荷傳遞和電化學(xué)反應(yīng)特性。本文,我們通過(guò)探索SECM特有的信號(hào)放大技術(shù),來(lái)提高生物分析檢測(cè)的靈敏度。主要包括以下兩個(gè)方面：(1)借助DNA超級(jí)鏈這一在傳統(tǒng)電化學(xué)方法中受限的信號(hào)放大技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)DNA分子的高靈敏檢測(cè),并將這一信號(hào)放大技術(shù)用于DNA陣列芯片生物傳感,實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)目標(biāo)DNA分子的同時(shí)高靈敏檢測(cè)分析,為基因組測(cè)序及其它的高通量分析工作提供基礎(chǔ)；(2)對(duì)SECM的探針電極進(jìn)行修飾,使得探針電極不僅是簡(jiǎn)單獲得電化學(xué)信號(hào)的界面,而且可進(jìn)一步對(duì)目標(biāo)生物分子的信號(hào)產(chǎn)生催化放大。本文共包括四章內(nèi)容,具體如下：第一章緒論本章,我們簡(jiǎn)要介紹了掃描電化學(xué)顯微鏡,主要包括它的產(chǎn)生背景、基本構(gòu)成、工作模式,以及它在DNA分析檢測(cè)、免疫蛋白檢測(cè)和化學(xué)修飾微探針電極三個(gè)方面的研究現(xiàn)狀,最后闡述了本論文的主要研究?jī)?nèi)容及研究意義。第二章 基于DNA超級(jí)鏈信號(hào)放大的掃描電化學(xué)顯微鏡DNA生物傳感技術(shù)我們首次以DNA超級(jí)鏈為信號(hào)放大元件用于基于SECM的DNA生物傳感平臺(tái)的構(gòu)建。首先,固定在金基底上的修飾有巰基的捕獲DNA(CP)先后與目標(biāo)DNA (TD)和修飾有生物素(biotin)的指示DNA(SP)雜交,DNA超級(jí)鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)將上述所得電極置于含有輔助DNA(AP)和biotin修飾的指示DNA(SP)的混合溶液中通過(guò)兩者的交替雜交在電極上逐漸形成的。鏈霉親和素-辣根過(guò)氧化物酶(streptavidin-HRP)可以通過(guò)biotin和streptavidin之間的相互作用鏈接到基底上。在H202的存在下,溶液中的對(duì)苯二酚(H2Q)在特異性雜交區(qū)域被HRP氧化成苯醌(BQ),產(chǎn)生的BQ在施加負(fù)電位的探針上被還原得到檢測(cè)電流,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)DNA的定量測(cè)定。該方法檢測(cè)限可達(dá)0.18 aM。第三章基于DNA超級(jí)鏈信號(hào)放大的掃描電化學(xué)顯微鏡DNA陣列芯片生物傳感技術(shù)DNA超級(jí)鏈在基于SECM的生物傳感器中具有明顯的信號(hào)放大效果。本章,我們以DNA陣列芯片為基底,構(gòu)建了基于DNA超級(jí)鏈信號(hào)放大的DNA陣列生物傳感器。DNA陣列芯片是通過(guò)納米機(jī)器人在玻璃基底表面點(diǎn)樣氨基修飾的固定DNA探針而制得。DNA陣列生物傳感平臺(tái)的構(gòu)建與上一章相似。在H202的存在下,特異性雜交位點(diǎn)處修飾的HRP將溶液中的對(duì)苯二酚(H2Q)氧化成苯醌(BQ),產(chǎn)生的BQ可以被探針電極收集檢測(cè),從而得到基底不同位點(diǎn)的掃描圖像。我們以4種濃度為100 fM的目標(biāo)DNA為模型分子,通過(guò)該信號(hào)放大方式,實(shí)現(xiàn)了多種DNA的平行檢測(cè)分析,并表現(xiàn)出足夠的靈敏度、較好的選擇性和重復(fù)性。這項(xiàng)技術(shù)為高靈敏的基因組測(cè)序和其它高通量的分析檢測(cè)提供了很好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。第四章普魯士藍(lán)修飾超微探針電極用于掃描電化學(xué)顯微鏡葡萄糖生物傳感的信號(hào)放大本章,我們通過(guò)電沉積的方法在Pt超微電極探針上修飾了一層普魯士藍(lán)(PB)膜,并以葡萄糖氧化酶(GOD)為模型酶分子,構(gòu)建了SECM葡萄糖生物傳感器。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,PB膜修飾的探針電極表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性,對(duì)H202也表現(xiàn)出了較好的電催化活性,起到了信號(hào)放大的作用,使得所構(gòu)建的葡萄糖生物傳感器具有很高的檢測(cè)靈敏度。這項(xiàng)技術(shù)有望應(yīng)用于基于PB修飾超微探針電極的多種SECM生物傳感器(如DNA、免疫蛋白等)檢測(cè)靈敏度的提高。
【關(guān)鍵詞】：掃描電化學(xué)顯微鏡 生物傳感器 信號(hào)放大 DNA超級(jí)鏈 普魯士藍(lán)
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH742
【目錄】：

• 摘要6-9
• Abstract9-14
• 第一章 緒論14-35
• 1 SECM的基本構(gòu)成14-15
• 2 SECM的工作模式15-17
• 2.1 反饋模式15-16
• 2.2 產(chǎn)生/收集模式16-17
• 3 基于SECM的生物傳感技術(shù)17-27
• 3.1 基于SECM的DNA生物傳感技術(shù)17-21
• 3.2 基于SECM的免疫蛋白生物傳感技術(shù)21-25
• 3.3 化學(xué)修飾探針電極在SECM生物傳感技術(shù)中的應(yīng)用25-27
• 4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及研究意義27-29
• 參考文獻(xiàn)29-35
• 第二章 基于DNA超級(jí)鏈信號(hào)放大的掃描電化學(xué)顯微鏡DNA生物傳感技術(shù)35-48
• 1 引言35-37
• 2 實(shí)驗(yàn)部分37-38
• 2.1 儀器和試劑37
• 2.2 CP在金基底表面的固定37-38
• 2.3 SECM生物傳感平臺(tái)的構(gòu)建38
• 3 結(jié)果與討論38-44
• 3.1 SECM生物傳感器上的逼近曲線(xiàn)檢測(cè)38-40
• 3.2 基于DNA超級(jí)鏈的信號(hào)放大40-43
• 3.3 目標(biāo)分子的測(cè)定43-44
• 4 結(jié)論44-45
• 參考文獻(xiàn)45-48
• 第三章 基于DNA超級(jí)鏈信號(hào)放大的掃描電化學(xué)顯微鏡DNA陣列芯片生物傳感技術(shù)48-60
• 1 引言48-49
• 2 實(shí)驗(yàn)部分49-52
• 2.1 儀器和試劑49-51
• 2.2 DNA陣列芯片生物傳感平臺(tái)的構(gòu)建51
• 2.3 基底的調(diào)平51-52
• 3 結(jié)果與討論52-55
• 3.1 DNA陣列生物傳感平臺(tái)的SECM掃描表征52-53
• 3.2 DNA陣列生物傳感平臺(tái)的選擇性檢測(cè)53-54
• 3.3 DNA陣列生物傳感平臺(tái)的重現(xiàn)性檢測(cè)54-55
• 4 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 第四章 普魯士藍(lán)修飾超微探針電極用于掃描電化學(xué)顯微鏡葡萄糖生物傳感的信號(hào)放大60-71
• 1 引言60-61
• 2 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 2.1 儀器和試劑61-62
• 2.2 PB膜修飾超微探針電極的制備62
• 2.3 酶基底的制備62
• 2.4 SECM的檢測(cè)62
• 3 結(jié)果與討論62-67
• 3.1 PB膜修飾超微探針電極的電化學(xué)特性的研究62-64
• 3.2 pH值對(duì)PB膜修飾微探針電極穩(wěn)定性的影響64-65
• 3.3 PB膜修飾的微探針電極對(duì)H_2O_2的響應(yīng)65-66
• 3.4 基于PB膜信號(hào)放大的SECM葡萄糖傳感器的響應(yīng)性能66-67
• 4 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 附錄：碩士在讀期間的科研成果71-72
• 致謝72

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