纳米金在单碱基突变检测中的应用

论文摘要

人类的许多遗传性疾病都是由于基因的变异引起的,其中尤以单碱基的突变,即单碱基多态性最为普遍,实现对这些基因单碱基突变的早期、准确、简便、快速的确认,对于人类相关疾病的发病机理研究及早期治疗具有非常重要的意义。本研究论文发展了一系列新的基因单碱基突变检测技术,实现了对目标物的高灵敏测定。将链置换的高度特异性与纳米金凝聚变色的光学特性相结合,设计了一种新型的单碱基突变比色检测方法。该法直接采用纳米金作为比色报告基团,以两个末端均带有巯基的双链DNA为特异捕获探针,利用互补序列和单碱基突变序列对双链探针置换能力的差异,实现了对单碱基突变的检测。该检测方法直观、快速、简便、成本低,pmol级的样品无需仪器就可以观察到颜色的变化。双链DNA和单链DNA具有不同的静电性质,所以双链DNA和单链DNA对纳米金有不同的吸附力。而纳米金是一种理想的荧光淬灭剂,基于纳米金的荧光淬灭特性,将纳米金作为淬灭剂,我们设计了一种新型的荧光双链探针,并将其应用于DNA检测。双链探针由相互互补,但长短不同的两条寡核苷酸链组成,长链DNA与靶DNA完全互补(作为捕获探针),在短链DNA的3’端标记荧光基团(作为信号探针),将这两种单链DNA杂交,即为荧光双链探针。当溶液中无靶DNA时,由于荧光双链DNA不会吸附在纳米金表面,所以就不会导致荧光淬灭。而当溶液中存在靶DNA时,信号探针将会被置换,此时信号探针将吸附在纳米金表面,导致荧光淬灭。该法简便易行,能快速对靶DNA进行检测,而且能区分单个碱基的突变。将磁珠的分离富集特性、连接酶的单碱基识别特异性和纳米金凝聚变色的优异光学特异性相结合,设计了一种新型的比色检测单碱基突变的方法。该法采用纳米金和磁珠分别标记两条不同的DNA链,当两条标记DNA链和目标链完全互补时,DNA连接酶催化这两条链结合,从而使得纳米金聚集在磁珠表面上,加入纳米金放大子后,金纳米粒子将被枝状组装在磁珠表面,从而放大检测信号。而当目标链含有一个碱基突变时,连接酶不能催化这两条链结合,经磁场分离和热变性后纳米金重新分散在溶液中。由于使用了磁珠分离富集技术,有效地避免了杂质的干扰,测量的结果更加精确。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 单碱基突变概述
• 1.1.1 单碱基突变的概念及检测意义
• 1.1.2 单碱基突变的检测方法
• 1.2 纳米材料的性质
• 1.2.1 表面效应
• 1.2.2 尺寸效应
• 1.2.3 界面效应
• 1.2.4 量子效应
• 1.3 纳米金的制备、表征、性质及应用
• 1.3.1 纳米金的制备
• 1.3.2 纳米金的表征
• 1.3.3 纳米金的性质
• 1.3.4 纳米金的应用
• 1.4 课题构思及论文主要内容
• 2 采用纳米金和双链探针比色检测单碱基突变
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 材料与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同靶序列的检测
• 2.3.2 双链探针的浓度与纳米金凝聚程度之间的关系
• 2.3.3 单碱基突变的检测
• 2.4 结论
• 3 纳米金和荧光双链探针在单碱基突变检测中的应用
• 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 盐离子浓度的影响
• 3.3.2 纳米金粒径对荧光淬灭效率的影响
• 3.3.3 链置换动力学
• 3.3.4 单碱基突变的检测
• 3.4 结论
• 4 磁珠表面枝状组装纳米金放大检测单碱基突变
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 材料与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单碱基突变的检测
• 4.3.2 信号的放大检测
• 4.4 结论
• 5 结语与展望
• 5.1 结语
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录