【摘要】：上個(gè)世紀(jì)六十年代,生物酶與多種電化學(xué)傳感器相互結(jié)合,構(gòu)成了一種新型的分析裝置——生物傳感器。如今,這種分析裝置已經(jīng)成為現(xiàn)有生物技術(shù)中不可或缺的一種重要檢測(cè)部分及手段。而隨著各種高新科技,如光纖技術(shù)、壓電石英晶體震頻技術(shù)、表面等離子體技術(shù)、納米技術(shù)、DNA鏈置換技術(shù)和熒光技術(shù)等技術(shù)的飛速發(fā)展,這些技術(shù)已經(jīng)較為完美的結(jié)合到生物傳感器之中。在多種技術(shù)中,尤其是DNA熒光技術(shù)和納米技術(shù)已經(jīng)成為與DNA生物傳感器密切相關(guān)重要技術(shù)。 1959年,Richard Feynman首次提出了用逐個(gè)的原子和分子來(lái)構(gòu)建出物體的思想模型。之后,研究者將能夠操作細(xì)小到0.1-100nm(1nm=10-9m)之間物體的這類(lèi)技術(shù)稱(chēng)為納米技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)包括表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。目前,納米技術(shù)尤其是納米金顆粒技術(shù),已經(jīng)成為物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和材料學(xué)等諸多學(xué)科共同進(jìn)步研究的重點(diǎn)方向,并且形成了巨大的產(chǎn)業(yè)鏈。今后也必將繼續(xù)成為重要的科學(xué)技術(shù)之一。 DNA鏈置換技術(shù)是基于DNA分子單鏈之間特異性雜交的原理所進(jìn)行的。即在反應(yīng)體系中,加入一條與原DNA單鏈(A鏈)互補(bǔ)程度更高的DNA單鏈(B鏈),來(lái)釋放原先與A鏈結(jié)合但是互補(bǔ)程度相對(duì)略低的DNA單鏈(A’鏈)的過(guò)程。這種技術(shù)具有很強(qiáng)的準(zhǔn)確性、自發(fā)性和靈敏性。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,研究者可以使用鏈置換技術(shù)控制DNA納米結(jié)構(gòu)的自組裝,并通過(guò)程序化的互補(bǔ)鏈雜交,構(gòu)造出多樣化、快速增長(zhǎng)的DNA納米結(jié)構(gòu)和納米器件。 熒光主要是指某種物質(zhì)在受到特定波長(zhǎng)光的照射激發(fā)后,吸收其光能。該物質(zhì)原子中的電子會(huì)被激發(fā)到更高的能級(jí),進(jìn)入到激發(fā)態(tài),并立即會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)稍高于入射光波長(zhǎng)的出射光。DNA熒光技術(shù)在DNA納米裝置、DNA分子自組裝和DNA計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展上都發(fā)揮了重要作用。 DNA磁性顆粒吸附技術(shù)是以鏈霉親和素偶聯(lián)的磁珠作為固相基質(zhì),將蛋白、抗體、小分子、糖類(lèi)和DNA等多種生物素化的復(fù)合物與之結(jié)合。之后,使用磁性吸附架高效地收集磁珠。該吸附架則成為實(shí)驗(yàn)中,相應(yīng)操作靶分子的工具。 本研究通過(guò)DNA鏈置換技術(shù)將納米金顆粒、DNA熒光技術(shù)和DNA磁性顆粒吸附技術(shù)融為一體,設(shè)計(jì)為一種新型的DNA生物傳感器。 本實(shí)驗(yàn)一方面先將人工設(shè)計(jì)的DNA置換鏈假定為某種特定的致病基因或病毒基因；接著利用雜交附著手段把DNA熒光鏈,固定在納米金顆粒上；然后加入置換鏈,通過(guò)檢測(cè)熒光值的變化,來(lái)確定置換鏈?zhǔn)欠駥晒怄溨脫Q出來(lái),從而證明待定的溶液中含有被我們假定為致病基因或病毒基因的DNA置換鏈。 另一方面,我們使用M-280磁性顆粒捕捉施放納米金顆粒的方法,通過(guò)鏈置換技術(shù),觀察磁性顆粒對(duì)納米金顆粒的捕捉和施放,來(lái)檢測(cè)待定溶液中是否含有被假定為致病基因或病毒基因的DNA置換鏈。 最后,我們還將上述兩種方法融合在同一傳感器之中,通過(guò)檢測(cè)熒光值的變化和觀察磁性顆粒捕捉和施放,可以同時(shí)檢測(cè)兩種不同的被假定為致病基因或病毒基因的DNA置換鏈。 這三種檢測(cè)方法都取得了成功,其中在單一熒光修飾的傳感器中在加入置換鏈40分鐘時(shí)其熒光值增加為基底的1444.78%,在單一的磁性顆粒吸附的傳感器中,通過(guò)肉眼就能立刻的觀察出溶液的顏色和形態(tài)變化；在磁性顆粒吸附和熒光修飾的生物傳感器中,加入使磁性吸附施放的置換鏈之后,肉眼就能立刻的觀察出溶液的顏色和形態(tài)變化,并且在加入熒光鏈的置換鏈后,40分鐘時(shí)其熒光值增加為基底的348.89%。 總之,生物傳感器將成為一種十分快捷、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、并且無(wú)污染的方法和工具,為分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供一個(gè)新型的檢測(cè)手段。
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【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：R392

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2473466