电化学发光DNA分析方法的研究

论文摘要

DNA杂交分析技术是目前生物化学和分子生物学研究中应用最广泛的技术之一,是定性或定量检测特异DNA序列片段的有力工具。它已广泛应用在生命科学,尤其是医学的各个领域。传统的DNA分子杂交采用的是放射性标记的检测方法,这种方法虽然灵敏度高,但存在放射性物质对人体及环境的危害。自20世纪80年代以来,各种非同位素如酶、荧光素、生物素、地高辛标记的化学发光法和荧光分析法以及以电活性物质标记的电化学分析方法相继问世。这些方法虽然在一定程度上克服了同位素标记的缺陷,但由于存在灵敏度不够高或检测系统复杂或仪器价格昂贵或标记物不稳定等缺陷,还不能完全取代传统的分析方法。因此寻求简单、灵敏、准确、价廉的非放射性标记的DNA分析方法具有十分重要的现实意义。 电化学发光（Electrogenerated chemiluminescence,ECL）是在电极上施加一定的电压使电极反应产物之间或电极反应产物与溶液中某组分之间进行化学反应而产生的一种光辐射。根据电化学发光的强度进行分析的方法称为电化学发光分析法。该法不仅具有化学发光分析的灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点,而且具有电化学分析控制性强、选择性好等优点。近几年来,将电化学发光检测技术应用于生物分析的研究受到了人们的极大关注。本论文研究工作旨在研究ECL活性物质钌联吡啶(Ru（bpy）32+)衍生物的电化学发光性能,并以这些物质为标记物制备了灵敏的DNA-ECL探针,结合DNA杂交技术分子、自组装技术和纳米技术,将高灵敏度的ECL检测手段应用于DNA的序列识别及含量测定。本论文探索了三种简单、快速、灵敏的电化学发光DNA分析方法,并将其用于特殊DNA序列片段的测定。本论文研究工作是在国家自然科学基金“新型功能纳米材料组装电化学发光生物亲合传感器的研究”（No.20375025）项目的资助下完成的。 本论文由引言、研究报告两部分组成。第一部分为引言部分,引言部分介绍了电化学发光分析的原理、特点、体系,DNA组成和DNA分析的原理,概括和总结了DNA传感器的构造和各种DNA传感器的原理、特点及分析应用,评述了电化学发光分析法在杂交检测以及药物筛选方面的研究进展,最后阐述了本论文的目的和研究内容。 第二部分为研究报告部分,研究报告由三部分组成。 2.1电化学发光分析法检测特定序列DNA的研究 结合DNA杂交技术和

论文目录

• 第一部分 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电化学发光分析法的原理及特点
• 1.2.1 电化学发光的原理
• 1.2.2 电化学发光分析法的特点
• 1.2.3 电化学发光体系
• 1.3 DNA组成与DNA分析研究的历史
• 1.4 DNA分析的原理
• 1.5 DNA生物传感器的构造、类型
• 1.5.1 DNA生物传感器的构造
• 1.5.2 DNA生物传感器的类型
• 1.5.2.1 压电基因传感器
• 1.5.2.2 电化学DNA生物传感器
• 1.5.2.3 光学DNA生物传感器
• 1.5.3 DNA的固定化方法
• 1.6 DNA电化学发光分析法
• 1.6.1 DNA电化学发光分析法法的原理
• 1.6.2 DNA电化学发光分析的标记物
• 1.7 电化学发光DNA分析法研究进展
• 1.7.1 DNA电化学发光分析法在药物筛选中的研究进展
• 1.7.2 电化学发光核酸分析法与其他技术的联用
• 1.8 本论文的目的和研究内容
• 第二部分 研究报告
• 2.1 电化学发光分析法检测特定序列DNA的研究
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.2.1 试剂和仪器
• 2.1.2.2 实验方法
• 2（dcbpy）NHS的合成'>2.1.2.2.1 电化学发光探针标记物Ru（bpy）₂（dcbpy）NHS的合成
• 2（dcbpy）NHS标记ssDNA'>2.1.2.2.2 Ru（bpy）₂（dcbpy）NHS标记ssDNA
• 2.1.2.2.3 ECL测定
• 2.1.2.2.4 ECL测量目标ssDNA
• 2.1.3 结果和讨论
• 2（dcbpy）NHS、TPA体系的电化学发光行为'>2.1.3.1 Ru（bpy）₂（dcbpy）NHS、TPA体系的电化学发光行为
• 2（dcbpy）NHS-ssDNA标记复合物的性质'>2.1.3.2 Ru（bpy）₂（dcbpy）NHS-ssDNA标记复合物的性质
• 2.1.3.3 电化学发光检测DNA条件的优化
• 2.1.3.3.1 自组装时间对发光强度的影响
• 2.1.3.3.2 杂交反应时间对发光强度的影响
• 2.1.3.4 特殊序列ssDNA的识别及定量
• 2.1.4 结论
• 2.2 基于夹心式杂交技术电化学发光分析法检测特定序列DNA的研究
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2.2 实验方法
• 2（dcbpy）NHS标记ssDNA的合成'>2.2.2.2.1 Ru（bpy）₂（dcbpy）NHS标记ssDNA的合成
• 2.2.2.2.2 ssDNA在电极表面固定
• 2.2.2.2.3 杂交反应和ECL测量
• 2.2.3 结果和讨论
• 2.2.3.1 夹心式杂交法的电化学发光线性扫描曲线
• 2.2.3.2 夹心式杂交法的电化学发光动力学曲线
• 2.2.3.3 杂交时间影响
• 2.2.3.4 特殊序列ssDNA的识别及定量
• 2.2.4 结论
• 2.3 纳米金组装电极上电化学发光分析法检测特定序列DNA的研究
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 实验部分
• 2.3.2.1 试剂和仪器
• 2.3.2.2 实验方法
• 2（dcbpy）NHS标记ssDNA的合成'>2.3.2.2.1 Ru（bpy）₂（dcbpy）NHS标记ssDNA的合成
• 2.3.2.2.2 纳米金的合成与表征
• 2.3.2.2.3 纳米金在金电极上的组装和HS-DNA在电极上的固定
• 2.3.2.2.4 电极表观电容的测定
• 2.3.2.2.5 电极真实面积的测定
• 2.3.2.2.6 杂交反应
• 2.3.2.2.7 电化学发光测定
• 2.3.3 结果和讨论
• 2.3.3.1 纳米金修饰电极的真实面积和纳米金的表面覆盖度
• 2.3.3.2 单链DNA在纳米金修饰电极上固定的电化学表征
• 2.3.3.3 单链DNA在电极表面固定量的计算
• 2.3.3.4 特殊序列ssDNA的识别及定量
• 2.3.4 结论
• 2.4 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果