纳米条码检测技术研究

论文摘要

在宏观世界里,条码识别方法由于其快速、简单和精确的特性,在日常生活中随处可见。同时,条码技术也应用于微观世界。比如,分子反应研究里的微尺寸条码,甚至纳米级尺寸条码,组合放映,以及反追踪技术等,这些成功的实例为该研究领域打开了新方向。本文以包含不同比例的两种寡核苷酸子序列对DNA模板进行编码,采用分别以红、绿色荧光染料标记、与子序列互补的寡核苷酸探针,对DNA模板进行编码研究。实验考察DNA模板产生荧光的颜色和强度,与模板两种子序列的大小及其比例、以及扩增产物链长的关系,优化、建立大容量、良好分辨的DNA编码放大检测技术。本项目提出通过在DNA模板上杂交两种荧光标记寡核苷酸使其结合两种染料,以DNA模板所含两种子序列的数量调制两种染料比例,使由两种子序列不同组合构成的DNA模板具有不同颜色的荧光,实现对DNA模板的编码;显然,DNA彩色荧光编码的容量与可分辨性取决于DNA所含两种子序列的大小及数量,本文成功的对纳米条码进行了聚丙烯酰胺电泳分离,并对其组合色彩进行了定性表征,并对结合了DNA条码的纳米金粒子进行了聚丙烯酰胺电泳分离和表征,达到了预期的理想效果,接着采用紫外-可见分光光度计对结合的纳米条码进行荧光光度检测和表征,为纳米条码在实际应用中进一步进行定量分析提供了可靠的理论基础。金纳米粒子具有小尺寸效应、表面效应、光学效应以及特殊的生物亲和效应,这些效应使得金纳米粒子广泛应用于临床医学、材料学等领域,目前,金标记技术在医学检验领域已经成为四大标记技术之一。表面结合了核酸或蛋白质的金纳米粒子在生物医学方面具有非常广泛的应用,为了更好地应用金纳米探针,需要对这种金纳米探针进行分析表征,目前主要是应用电镜技术,但这种技术操作比较烦琐、条件苛刻、仪器昂贵。这就需要发展一些相对简单的方法来对金纳米探针进行分析表征。本文将荧光分光光度计、聚丙烯酰胺凝胶电泳等用于金纳米粒子表面修饰的表征,以寻求一种灵敏、简便易行的表征方法。表面修饰后的金纳米粒子在电学性质上将有更大的差异,这对于分离非常有利,不失为一种金纳米粒子修饰的新分离手段。后续实验可以将这种分离的条件进行进一步摸索。同时在凝胶电泳中间对不同粒径的金纳米粒子进行尝试性分离,可以得到不同泳动距离的电泳区带。然后对表面修饰了寡核苷酸的金纳米粒子在同样条件下分离可以得到明显分开的区带,这种方法是对具有不同粒径和不同表面修饰量的金纳米粒子进行分离的有效手段。可以发展成为金纳米粒子质量控制和表面修饰量表征的标准方法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米条码的性质和应用
• 1.2.1 纳米条码的产生和发展
• 1.2.2 纳米条码的种类
• 1.2.3 纳米条码的检测
• 1.2.4 纳米条码的应用
• 1.3 金纳米粒子的制备及应用
• 1.3.1 金纳米粒子的制备
• 1.3.2 金纳米粒子的基本性质
• 1.4 金纳米粒子生化探针的制备和应用
• 1.4.1 生化探针
• 1.4.2 金纳米粒子的表面修饰
• 1.4.3 金纳米粒子表面修饰的应用
• 1.5 课题目标、意义和创新性
• 2 方法设计
• 2.1 引言
• 2.1.1 DNA 测序
• 2.1.2 免疫分析
• 2.1.3 分子信标:用于基因检测的荧光杂交探针
• 2.2 纳米条码序列设计及光谱表征
• 2.2.1 课题思路设计
• 2.2.2 子序列的制备及光谱表征
• 2.2.3 长链DNA 的设计
• 3 金纳米粒子的制备和表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 材料与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 粒径大小和还原剂的关系
• 3.3.3 金纳米粒子的吸收光谱和显微镜分析
• 3.4 结论
• 4 金纳米粒子表面修饰及杂交的荧光分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 材料与仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同粒径金纳米粒子的包被及杂交效率
• 4.3.2 寡核苷酸吸附过程中电解质浓度的影响
• 4.3.3 表面状态对包被及杂交的影响
• 4.4 结论
• 5 纳米条码的制备与表征
• 5.1 引言
• 5.2 背景知识与实验原理介绍
• 5.2.1 荧光配色原理
• 5.2.2 金纳米粒子的电学参数
• 5.2.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳原理
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 材料与仪器
• 5.3.2 实验方法
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 不同纳米条码的定性分离与表征
• 5.4.2 不同条码修饰的核酸纳米探针的定性分离与表征
• 5.5 结论
• 6 结语与展望
• 6.1 结语
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录