基于低维纳米材料的核酸传感体系对生物小分子及重金属离子的检测研究

论文摘要

纳米材料具有独特地物理化学性质,主要包括尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,本文主要致力于将纳米材料应用于适体传感器中对汞离子和腺苷进行检测。我们主要从以下三方面进行研究：第二章：建立了一种将金纳米粒子应用于新颖的汞离子荧光适体传感器的方法。这种传感器的原理主要是利用汞离子（Hg2+）与富胸腺嘧啶（T）单链结合后能使单链DNA的结构变为双链,双链嵌入剂SYBR Green 1 （SG）嵌入双链DNA之间,产生强烈的荧光信号。金纳米粒子独特的淬灭能力,使得Hg2+在水溶液中的检测具有良好地信背比和较高的选择性。此传感器对Hg2+浓度在1.5×10-7-1.0×10-6 mol·L-1 （R=0.9981）范围内产生良好的响应,检测限为1.09×10-7 mol·L-1 。此荧光适体传感器提供了核酸探针用于生物传感功能应用上的的设计基础。第三章：利用单壁碳纳米管（SWNTs）的荧光淬灭作用制备了核酸适体荧光传感器用于汞离子的检测分析。Hg2+的引入使核酸适体由单链转化为双链,双链嵌入剂SYBR Green 1 （SG）嵌入双链DNA堆积碱基之间,产生强烈的荧光信号。SWNTs荧光淬灭作用可以提高传感器的信背比。此传感器能定量检测Hg2+,在1.5×10-7-3.0×10-6 mol-L-1浓度范围内呈线性关系,其检测下限为1.39×10-7 mol·L-1。该传感器提供了一种简便、有效并且能广泛应用的汞离子检测平台。第四章：建立一种新颖的的基于滚环扩增电化学适体传感器用于腺苷的检测方法。当腺苷存在时,部分互补配对的寡核苷酸链进行杂交,在pHi 29 DNA聚合酶的作用下,滚环扩增反应进行并产生一条与环形探针完全互补的长的单链,然后将大量金纳米粒子标记的核酸探针与滚环扩增的产物杂交。该传感界面电化学行为的结果表明,通过滚环扩增的方法提高了检测腺苷的阻抗响应灵敏度,且选择性和重现性良好。用于腺苷的检测时,其线性范围为5.0 μM-100μM,最低检测浓度为5.0μM。本文提供了一种简便有效的腺苷传感器,也为测量生物分子提出了一种新思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.0 核酸适体
• 1.1 生物传感器
• 1.1.1 基于核酶的传感器
• 1.1.2 适体传感器
• 1.2 纳米材料
• 1.2.1 碳纳米材料概述
• 1.2.2 碳纳米材料的功能化
• 1.2.3 碳纳米管应用
• 1.2.4 纳米金的制备
• 1.2.5 纳米金的应用
• 1.3 重金属离子
• 1.3.1 重金属污染的危害
• 1.3.2 废水中重金属离子的处理方法
• 1.3.3 重金属离子的检测方法
• 1.4 本论文拟开展的工作
• 第二章 基于金纳米粒子/聚合胸腺嘧啶核酸适体传感器研究
• 2.1 前言
• 2.2 仪器与试剂
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 机理探讨
• 2.3.2 实验现象分析
• 2.3.3 透射电镜（TEM）表征
• 2.3.4 核酸DNA链的选择
• 2.3.5 实验条件的优化
• 2.3.6 分析性能
• 2.3.7 干扰离子的考察
• 2.3.8 回收率测定
• 2.4 小结
• 第三章 基于单壁碳纳米管/聚合胸腺嘧啶核酸适体传感器研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 SWNTs的预处理
• 2+的荧光检测'>3.2.3 Hg²⁺的荧光检测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 检测原理
• 3.3.2 实验现象分析
• 3.3.3 传感体系透射电镜（TEM）表征
• 3.3.4 核酸DNA链的选择
• 3.3.5 实验条件优化
• 3.3.6 分析性能
• 3.3.7 干扰离子的考察
• 3.3.8 回收率的测定
• 3.3.9 与双硫腙分光光度法比较
• 3.4 小结
• 第四章 基于滚环扩增适体传感器用于腺苷的检测
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 纳米金的制备及标记
• 4.2.3 传感界面的构建
• 4.2.4 电化学检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 实验原理
• 4.3.2 传感界面的电化学表征
• 4.3.3 优化适体2引物的浓度
• 4.3.4 滚环扩增时间的优化
• 4.3.5 传感器的分析性能
• 4.3.6 传感器特异性的考察
• 4.3.7 传感器的重现性
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的论文