新型化学放大电化学方法在核酸检测与环境分析中的应用

论文摘要

本文首次采用具有电化学活性的核酸嵌入剂在溶液体系中将本实验组首先提出的新型化学放大电化学体系应用于DNA的定量检测,检测下限为1×10-12mol/L,与荧光检测法相当。并首次将竞争反应机制应用在环境污染物的电化学检测中,在电极表面定量检测了平面型环境污染物分子菲的含量,为研究多环芳烃潜在致癌性奠定了基础。主要研究内容如下:1、合成了可与DNA发生嵌入性结合的两种金属配合物Fe（phen）3和Ru（bpy）2dppz。并用电化学循环伏安法研究了金属配合物与DNA发生嵌入性结合后,由于“金属配合物-DNA”结合体在电解质溶液中扩散系数下降,扩散电流减小所引起的电化学信号的变化情况。由氧化电流的减小量与DNA嵌入量的关系定量检测了溶液中DNA的含量。实验中将本实验组提出的新型电化学放大体系,分别应用于以Fe（phen）3和Ru（bpy）2dppz作为电活性指示剂,氧化铟锡电极（ITO）作为工作电极,草酸钠作为化学放大剂,组成的电化学放大体系。比较后,选择Ru（bpy）2dppz-ITO-oxalate放大体系作为检测平台。实验中还采用带正电荷的电化学放大剂三丙胺与带负电荷的电化学放大剂草酸钠进行对照,通过不同离子强度的实验,合理解释了由于草酸钠与DNA磷酸骨架的静电排斥所导致的DNA加入后草酸钠对金属配合物电化学信号放大效率下降的现象。优化参数后,该电化学放大检测体系对DNA的检测限达到1×10-12mol/L。2、当电化学放大体系中存在环境污染物菲时,菲可将与DNA嵌入性结合的Ru（bpy）2dppz从DNA中替换出来,导致在电极表面DNA上富集的金属配合物量降低,引起Ru（bpy）2dppz氧化电流减小。根据信号减小值和菲浓度之间的关系,可定量地检测溶液中环境污染物菲的含量。实验中通过ITO电极-抗生物素蛋白-DNA的层层静电吸附法,将DNA固定在ITO电极表面。以DNA作为靶分子,平面型污染物菲与金属配合物Ru（bpy）2dppz发生竞争嵌入反应,导致电极氧化电流的减小,检测溶液中菲含量。获得满意的结果。检测限为1×10-7mol/L。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 DNA 的电化学检测概述
• 1.2.1 利用嵌入剂的电化学检测方法
• 1.2.2 提高核酸检测灵敏度的方法
• 1.3 本文研究的研究意义和目标
• 3³⁺作为DNA 嵌入剂的原理实验'>第2章 以Fe（phen）₃³⁺作为DNA 嵌入剂的原理实验
• 2.1 本章引论
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 电化学实验步骤
• 3（ClO₄）₂'>2.2.4 合成金属配合物Fe（phen）₃（ClO₄）₂
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 合成实验
• 2.3.2 电化学实验
• 2.4 本章小结
• 2dppz 作为嵌入剂的DNA 检测实验'>第3章 Ru（bpy）₂dppz 作为嵌入剂的DNA 检测实验
• 3.1 本章引论
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 合成部分
• 3.2.4 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 2dppz 浓度的选择'>3.3.1 Ru（bpy）₂dppz 浓度的选择
• 2dppz 与 DNA 作用的原理实验'>3.3.2 Ru（bpy）₂dppz 与 DNA 作用的原理实验
• 2dppz 的电极吸附实验'>3.3.3 DNA 嵌入速度和 Ru（bpy）₂dppz 的电极吸附实验
• 2dppz 的化学放大作用'>3.3.4 草酸钠对Ru（bpy）₂dppz 的化学放大作用
• 2dppz-DNA 混合体系的化学放大作用'>3.3.5 “草酸钠-ITO”化学放大体系对于 Ru（bpy）₂dppz-DNA 混合体系的化学放大作用
• 3.3.6 DNA 浓度梯度实验
• 3.3.7 离子强度实验
• 3.3.8 检测限实验
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于电极表面DNA 膜的环境污染物检测
• 4.1 本章引论
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 DNA 修饰电极的制备
• 4.2.4 电化学实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 DNA 电极制备结果检验
• 2dppz 竞争反应的荧光实验'>4.3.2 环境污染物菲与Ru（bpy）₂dppz 竞争反应的荧光实验
• 4.3.3 电化学检测环境污染物菲
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢与声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果