本文關(guān)鍵詞：基于雙發(fā)卡型和Y型結(jié)構(gòu)DNA構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器在汞離子和ATP分析檢測中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：快速、廉價、高選擇性和高靈敏度檢測與生命活動相關(guān)的小分子與蛋白質(zhì),與疾病相關(guān)的特征DNA序列以及重金屬污染物是現(xiàn)代生物化學(xué)研究的重要課題。近年來,隨著科技的不斷發(fā)展,DNA電化學(xué)生物傳感器作為一門新興的、涉及生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、電化學(xué)及信息技術(shù)等領(lǐng)域的交叉學(xué)科,已被廣泛應(yīng)用到基因診斷、環(huán)境監(jiān)測、藥物研究等領(lǐng)域。DNA電化學(xué)生物傳感器是一類以核酸分子作為識別元素,以電極作為信號轉(zhuǎn)換器的生物傳感器。核酸分子探針具有特異性強、結(jié)構(gòu)簡單、靶物質(zhì)分子廣泛及易于大量化合成等優(yōu)點。DNA電化學(xué)生物傳感器結(jié)合了核酸探針的優(yōu)異性能和電化學(xué)檢測方法的高靈敏度特性,在現(xiàn)代生物傳感器研究領(lǐng)域中占主體地位。此外,關(guān)于發(fā)掘核酸修飾電極的新性能、設(shè)計與制備新型核酸探針、開發(fā)新型高效的DNA電化學(xué)傳感器的研究也越來越受到大家的關(guān)注。本論文基于DNA的雙發(fā)卡型和Y型結(jié)構(gòu),通過結(jié)合比率法和核酸外切酶III輔助的信號循環(huán)放大策略構(gòu)建了四種新型電化學(xué)生物傳感器,實現(xiàn)了對汞離子和ATP的高靈敏高選擇性檢測。主要內(nèi)容如下:1.基于雙標(biāo)記的DNA雙發(fā)卡結(jié)構(gòu)和插入法構(gòu)建用于靈敏檢測ATP的電化學(xué)生物傳感器本章基于雙標(biāo)記的雙發(fā)卡DN A及插入法構(gòu)建了一種用于檢測ATP的電化學(xué)適配體傳感器。首先將巰基和亞甲基藍(MB)標(biāo)記的適配體探針插入到電極表面修飾了二硫蘇糖醇(DTT)單分子層的金電極上,此時MB標(biāo)記的輔助探針能夠在電極表面與適配體探針進行雜交形成雙發(fā)卡DNA結(jié)構(gòu)。在沒有ATP存在的情況下,這種穩(wěn)定的雙發(fā)卡結(jié)構(gòu)拉近了MB與電極表面之間的距離,可以檢測到很強的電流信號。當(dāng)有ATP存在時,適配體探針與ATP之間的特異性結(jié)合使得適配體探針末端的MB遠(yuǎn)離電極表面,輔助探針離開電極,使檢測到的電流信號明顯降低。該傳感器檢測ATP的線性濃度范圍濃度為5 nmol L-1-1μmol L-1,最低檢出限為1.4 nmol L-1。2.基于使用插入法和DNA雙發(fā)卡結(jié)構(gòu)作為信號放大技術(shù)構(gòu)建一種用于靈敏檢測汞離子的可再生電化學(xué)生物傳感器本章研究了一種簡單有效的用于檢測汞離子的電化學(xué)生物傳感器。這種新穎的傳感器采用插入法將巰基標(biāo)記的DNA探針插入到已組裝了一層二硫蘇糖醇(DTT)分子的金電極表面上,提高了DNA探針間的雜交效率。文章中通過比較分析采用單發(fā)卡DNA結(jié)構(gòu)制備的電化學(xué)傳感器與采用雙發(fā)卡DNA結(jié)構(gòu)制備的電化學(xué)傳感器之間阻抗值的變化,發(fā)現(xiàn)雙發(fā)卡DNA結(jié)構(gòu)修飾的電化學(xué)傳感器具有更高的靈敏度,基于這個發(fā)現(xiàn)構(gòu)建了雙發(fā)卡DNA修飾的用于高靈敏檢測汞離子的電化學(xué)生物傳感器。該傳感器檢測汞離子的線性濃度范圍為0.1 nmol L L-1-5μmol L-1,最低檢出限為28 pmol L-1.此外,該傳感器不僅具有良好的選擇性,而且具有良好的可再生性。3.基于DNA在Y型與發(fā)卡型結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換制備的用于檢測Hg2+可再生比率式生物傳感器本章結(jié)合比率法和Y型結(jié)構(gòu)DNA構(gòu)建了一種簡單的,可靠的檢測Hg2+的電化學(xué)生物傳感器。在該工作中,首先將分別標(biāo)記了亞甲基藍和二茂鐵標(biāo)記的兩條DNA探針通過簡單的退火處理讓其形成Y型結(jié)構(gòu)的DNA。然后將制備好的Y型DNA利用Au-S鍵自組裝到電極表面,此時通過電化學(xué)方法測量可以觀察到一個很明顯的二茂鐵的電流信號和一個較為微弱的亞甲基藍的電流信號。最后將該傳感器與Hg2+后,由于T堿基與Hg2+間的特異性作用使得Y型DNA結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)卡型結(jié)構(gòu)。在這個過程中,亞甲基藍逐漸靠近電極表面,二茂鐵隨著DNA探針離開電極表面。隨著Hg2+濃度的增加,所檢測到的亞甲基藍的電流信號逐漸增大,而二茂鐵的電流信號逐漸減小。利用這種信號比率式電化學(xué)生物傳感器檢測Hg2+的線性范圍為1 nmol L-1-5μmol L-1,檢測限為0.094 nmol L-1。4.基于核酸外切酶III輔助放大信號構(gòu)建靈敏選擇性檢測Hg2+的可再生比率生物傳感器本章研制一種基于核酸外切酶III(Exo III)輔助放大信號的可再生比率式生物傳感器,并成功應(yīng)用于Hg2+的高靈敏、高選擇性檢測。該傳感器首先將分別標(biāo)記了亞甲基藍和二茂鐵的兩條DNA探針在溶液中雜交形成Y型DNA結(jié)構(gòu),然后將其自組裝到電極表面,此時可以檢測到一個微弱的亞甲基藍的電流信號和一個較為明顯的二茂鐵的電流信號。在有Hg2+存在情況下,二茂鐵標(biāo)記的探針(Fc-probe)與溶液中的輔助鏈在Hg2+作用下形成雙螺旋結(jié)構(gòu)后離開電極表面,使Y型DNA轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓡我坏膩喖谆{標(biāo)的探針(MB-probe)形成的發(fā)卡型結(jié)構(gòu)。此時,由于Exo III能選擇性剪切雙鏈結(jié)構(gòu)中的Fc-probe,釋放出的Hg2+和輔助探針能繼續(xù)與電極上的Y型DNA作用,實現(xiàn)了目標(biāo)的循環(huán)反應(yīng)。此時用電化學(xué)方法檢測可以發(fā)現(xiàn)亞甲基藍的電流信號明顯增強而二茂鐵的電流信號明顯降低。這種信號比率型電化學(xué)生物傳感器檢測Hg2+的線性范圍為5 pmol L-1-20 nmol L-1,檢測限為1.63 pmol L-1。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)DNA生物傳感器 汞離子 三磷酸腺苷 雙發(fā)卡DNA Y型DNA
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要6-9
• ABSTRA CT9-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 核酸電化學(xué)生物傳感器概述12-13
• 1.3 DNA核酸探針的概述13-18
• 1.3.1 基于雜交識別作用的DNA分子探針13-16
• 1.3.2 基于核酸適配體的分子探針16-18
• 1.4 核酸探針在電極表面的固定方法18-19
• 1.4.1 自組裝膜法18
• 1.4.2 生物素一親和素結(jié)合法18
• 1.4.3 共價鍵合法18-19
• 1.5 電化學(xué)核酸傳感器的信號轉(zhuǎn)換19
• 1.6 本文的主要研究目的及研究內(nèi)容19-20
• 1.6.1 研究目的19-20
• 1.6.2 研究內(nèi)容20
• 參考文獻20-24
• 第二章 基于雙標(biāo)記的雙發(fā)卡型DNA和插入法構(gòu)建用于靈敏檢測ATP的電化學(xué)生物傳感器24-37
• 2.1 摘要24
• 2.2 引言24-25
• 2.3 實驗部分25-27
• 2.3.1 實驗藥品與試劑25-26
• 2.3.2 實驗儀器26
• 2.3.3 電極預(yù)處理26
• 2.3.4 傳感器的制備26-27
• 2.3.5 傳感器用于檢測ATP27
• 2.4 結(jié)果與討論27-34
• 2.4.1 電化學(xué)生物傳感器檢測ATP的工作原理27-28
• 2.4.2 電極組裝過程的EIS和CV表征28-29
• 2.4.3 利用雙發(fā)卡結(jié)構(gòu)提高傳感器的靈敏度與重現(xiàn)性29-31
• 2.4.4 實驗條件的優(yōu)化31-32
• 2.4.5 傳感器的靈敏度32
• 2.4.6 傳感器的選擇性32-33
• 2.4.7 傳感器在血清樣品中的應(yīng)用33-34
• 2.5 結(jié)論34
• 參考文獻34-37
• 第三章 基于插入法和DNA雙發(fā)卡結(jié)構(gòu)作為信號放大技術(shù)構(gòu)建的用于靈敏檢測HG~(2+)的可再生電化學(xué)生物傳感器37-55
• 3.1 摘要37
• 3.2 引言37-38
• 3.3 實驗部分38-39
• 3.3.1 實驗藥品與試劑38
• 3.3.2 實驗儀器38
• 3.3.3 電極的預(yù)處理38-39
• 3.3.4 傳感器的制備39
• 3.3.5 雙發(fā)卡DNA傳感器對于Hg~(2+)的檢測39
• 3.4 結(jié)果與討論39-49
• 3.4.1 電化學(xué)生物傳感器檢測Hg~(2+)的工作原理39-41
• 3.4.2 電極組裝過程的EIS和CV表征41-42
• 3.4.3 插入法的優(yōu)點及雙發(fā)卡DNA的信號放大作用42-45
• 3.4.4 實驗條件的優(yōu)化45-46
• 3.4.5 傳感器的靈敏度46-47
• 3.4.6 傳感器的選擇性47-48
• 3.4.7 傳感器在實際水樣中的應(yīng)用48-49
• 3.4.8 傳感器的可再生性研究49
• 3.5 結(jié)論49-51
• 參考文獻51-55
• 第四章 基于DNA在Y型與發(fā)卡型結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換制備的選擇性檢測HG~(2+)的再生比率生物傳感器55-71
• 4.1 摘要55
• 4.2 引言55-57
• 4.3 實驗部分57-58
• 4.3.1 實驗藥品和試劑57
• 4.3.2 實驗儀器57
• 4.3.3 電極的預(yù)處理57-58
• 4.3.4 傳感器的制備58
• 4.3.5 雙發(fā)卡DNA傳感器對于Hg~(2+)的檢測58
• 4.4 結(jié)果與討論58-66
• 4.4.1 電化學(xué)生物傳感器檢測Hg~(2+) 的工作原理58-59
• 4.4.2 電化學(xué)生物傳感器檢測Hg~(2+) 的可行性59-60
• 4.4.3 電極組裝過程的CV和EIS表征60-61
• 4.4.4 實驗條件的優(yōu)化61-62
• 4.4.5 傳感器的靈敏度62-63
• 4.4.6 傳感器的選擇性、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性63-65
• 4.4.7 傳感器的可再生性研究65
• 4.4.8 傳感器在實際水樣中的應(yīng)用65-66
• 4.5 結(jié)論66
• 參考文獻66-71
• 第五章 基于核酸外切酶Ⅲ輔助放大信號構(gòu)建靈敏選擇性檢測HG~(2+)的可再生比率生物傳感器71-85
• 5.1 摘要71
• 5.2 引言71-72
• 5.3 實驗部分72-74
• 5.3.1 實驗藥品和試劑72-73
• 5.3.2 實驗儀器73
• 5.3.3 電極的預(yù)處理73
• 5.3.4 傳感器的制備73-74
• 5.3.5 比率法傳感器對于Hg~(2+)的檢測74
• 5.4 結(jié)果與討論74-82
• 5.4.1 電化學(xué)生物傳感器檢測Hg~(2+)的工作原理74-75
• 5.4.2 電化學(xué)生物傳感器檢測Hg~(2+)的可行性75-76
• 5.4.3 電極組裝過程的CV和EIS表征76-77
• 5.4.4 實驗條件的優(yōu)化77-78
• 5.4.5 傳感器的靈敏度78-79
• 5.4.6 傳感器的選擇性及重現(xiàn)性79-80
• 5.4.7 傳感器的可再生性研究80-81
• 5.4.8 傳感器在實際水樣中的應(yīng)用81-82
• 5.5 結(jié)論82
• 參考文獻82-85
• 攻讀碩士期間的研究成果85-86
• 致謝86

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  本文關(guān)鍵詞：基于雙發(fā)卡型和Y型結(jié)構(gòu)DNA構(gòu)建的電化學(xué)生物傳感器在汞離子和ATP分析檢測中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：456771