電化學生物傳感器作為一種分析和診斷的工具,可以將識別元件與分析物之間的特異性相互作用轉(zhuǎn)換成易于處理的電信號,實現(xiàn)對分析物的定量檢測。因具有操作簡單、響應速度快、成本低、微型化等優(yōu)點而被廣泛應用于疾病診斷、藥物發(fā)現(xiàn)、食品分析和環(huán)境監(jiān)測等領域。近年來,隨著DNA納米技術的發(fā)展,將新型DNA納米機器和諸多信號放大策略集成到電化學生物傳感器的開發(fā)研究中對其靈敏度、特異性等性能的優(yōu)化提升具有重要意義。立足于搭建更為靈敏、準確的檢測平臺,本論文設計組裝了不同的DNA功能結(jié)構(gòu),并結(jié)合信號放大策略,提出了幾種電化學生物傳感新方法。具體工作如下:1.基于高效的目標物循環(huán)放大策略及網(wǎng)狀Y形DNA結(jié)構(gòu)構(gòu)建電化學生物傳感器的研究目標物循環(huán)放大策略可以顯著提高生物傳感器的靈敏度,但此策略往往存在循環(huán)產(chǎn)物浪費的缺陷。為克服該問題,我們在構(gòu)建傳感器時提出了一種高效的目標物循環(huán)放大策略,將所有循環(huán)產(chǎn)物充分用于網(wǎng)狀Y-DNA的組裝。同時,網(wǎng)狀Y-DNA可調(diào)節(jié)四氧化三鐵（Fe₃O₄）對亞甲基藍（MB）的電催化作用,從而實現(xiàn)對目標DNA（與口腔腫瘤相關）的靈敏檢測。具體來說,在限... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電化學生物傳感器原理示意圖

第1章緒論1第1章緒論1.1電化學生物傳感器1.1.1電化學生物傳感器的原理電化學生物傳感器是一種獨立的集成設備，主要包括三個集成元件：(a)與被分析物特異性交互的生物識別元件，如抗體、抗體片段、蛋白、凝集素、酶、受體、細胞、肽、肽核酸、適配體和DNA等；(b)信號轉(zhuǎn)換器，從分析物-生物分子特異性相互作用產(chǎn)生可測量的信號；(c)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)(圖1.1)。其工作原理是將分析物與生物識別元件間的特異性作用轉(zhuǎn)化為可檢測的電流、電位、累積電荷或阻抗的變化，從而對分析物進行定量或半定量分析[1-5]。圖1.1電化學生物傳感器原理示意圖。Figure1.1Schemeoftheprinciplefortheelectrochemicalbiosensor.1.1.2電化學生物傳感器的檢測應用電化學生物傳感器組裝簡單、成本效益高、易于微型化，具有實現(xiàn)快速、靈敏、精確和低成本檢測分析物的潛力。其應用廣泛，包括遺傳疾病和癌癥早期診斷、環(huán)境監(jiān)測、水管理和食品質(zhì)量控制、土壤質(zhì)量監(jiān)測等多個領域。從本論文的研究出發(fā)，以下主要介紹電化學生物傳感器在核酸、重金屬離子檢測方面的應用[6]。圖1.2電化學生物傳感器在多領域的應用。Figure1.2Applicationoftheelectrochemicalbiosensorindifferentareas.

臨床醫(yī)學中具有重要意義。通過核酸檢測可以快速、特異地識別引起傳染病的病原體。并且，序列分析可收集到有關癌癥和其他疾病的分子水平信息。然而，這是一個具有挑戰(zhàn)性的領域，因為核酸在臨床樣本中通常以低水平存在，并且需要非常高的特異性來區(qū)分特定序列和相關分子。PCR是當前的黃金核酸分析標準，可檢測單核苷酸特異性。但PCR檢測耗時，需要熟練的技術員操作。因此，具有更高的敏感性和特異性以及易用性的先進電化學傳感平臺被寄予厚望。近來已構(gòu)建了很多電化學生物傳感器用于DNA和MicroRNAs(miRNAs)檢測[7-11]。圖1.3一步無標記電化學DNA檢測原理圖。Figure1.3Schematicillustrationofone-stepandlabel-freeelectrochemicalDNAdetection.DNA檢測：電化學生物傳感器檢測DNA在基因組學、疾病診斷、細菌和病毒檢測等許多研究領域發(fā)揮著核心作用。例如，針對沙眼衣原體的靶向DNA，Park等人開發(fā)了一種基于分子信標(MB)探針的一步無標記的電化學檢測方法(圖1.3)。在沒有目標DNA的情況下，MB探針與Pb2+相互作用后形成了分子內(nèi)莖環(huán)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，限制了Pb2+在電極表面的自由擴散，導致電化學信號較低。與此相反，目標DNA的存在與MB探針形成雜化復合體，打破了MB探針的分子內(nèi)莖環(huán)結(jié)構(gòu)，釋放Pb2+，使其自由擴散到電極表面，產(chǎn)生高電化學信號。利用該方法，成功地對傳播性疾病的主要病原體之一沙眼衣原體的目標DNA進行了檢測[12]。而Chen等人則利用探針延長技術研制電化學生物傳感器檢測人血清基因組DNA[13]，基因組DNA存在時，分別標記巰基和生物素的兩條較短DNA雙鏈(CP-AP1、SP-AP2)經(jīng)連接酶鏈式反應(LCR)可整合為一個較長的DNA雙鏈；借助熱循環(huán)，探針延長持續(xù)進行，整合集成的DNA雙鏈數(shù)目迅速擴增；這些集成的雙鏈進一步固載在牛血清白蛋


本文編號：2962898