十八酸和十八醇修饰碳糊电极电化学DNA生物传感器的研究

论文摘要

本论文主要内容为十八酸和十八醇修饰碳糊电极电化学DNA生物传感器的研究。 十八酸和十八醇既作为化学功能修饰剂也作为电极成型粘合剂,在适当温度条件下与石墨粉均匀混合制备基底十八酸碳糊电极（SA/CPE）和十八醇碳糊电极（OA/CPE）。在活化剂EDC和NHS存在下,单链DNA探针（ssDNA）共价键合固定在SA/CPE上形成ssDNA修饰电极（ssDNA/SA/CPE）;在活化剂EDC存在下,ssDNA和dsDNA可以共价健合固定在OA/CPE上分别形成ssDNA修饰电极（ssDNA/OA/CPE）和dsDNA修饰电极（dsDNA/OA/CPE）。ssDNA/SA/CPE和ssDNA/OA/CPE在含有互补单链DNA（cDNA）的缓冲溶液中识别杂交分别形成双链修饰电极dsDNA/SA/CPE和dsDNA/OA/CPE。分别用甲苯胺蓝（TB）和亚甲基蓝（MB）为电活性指示剂对SA/CPE、ssDNA/SA/CPE、dsDNA/SA/CPE和OA/CPE、ssDNA/OA/CPE、dsDNA/OA/CPE进行表征,结果表明:1,在活化剂存在下,ssDNA在两种基底电极上都能牢固健合固定;2,电极表面修饰上的ssDNA能高效可靠地与靶序列识别杂交;3,杂交形成的dsDNA/SA/CPE经碱液变性洗脱后可再次用来杂交;4,直接固定dsDNA制备的dsDNA/OA/CPE与杂交而成的dsDNA/OA/CPE电极特性相同。用上述电化学DNA传感器识别转基因植物CaMV35S启动子基因片段和NOS终止子基因片段,结果令人满意。 论文还用电化学法研究了MB与dNTP（dATP、dTTP、dGTP和dCTP）之间的相互作用,并对其机理进行了初步探讨。实验和计算结果表明,在B-R缓冲溶液中,MB和dNTP在静电力作用下形成MB-dNTP复合物,结合比为1:1;MB与上述四种脱氧核苷三磷酸的结合常数分别为1.3×107,1.1×107,9.6×108和1.8×107。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 脱氧核糖核酸（DNA）的基本结构、功能和研究意义
• 1.2 DNA生物传感器
• 1.3 电化学DNA生物传感器
• 1.3.1 基本原理
• 1.3.2 传感器制备
• 1.3.2.1 基底电极选择
• 1.3.2.1.1 碳质电极
• 1.3.2.1.1.1 玻碳电极
• 1.3.2.1.1.2 石墨电极
• 1.3.2.1.1.3 碳糊电极
• 1.3.2.1.2 金电极
• 1.3.2.1.3 其它电极及新材料
• 1.3.2.2 探针固定
• 1.3.2.2.1 吸附法
• 1.3.2.2.2 共价键合法
• 1.3.2.2.3 自组装法
• 1.3.2.2.4 组合法
• 1.3.2.2.5 电聚合法
• 1.3.2.2.6 LB膜法
• 1.3.2.2.7 生物素-亲和素法
• 1.3.2.3 电活性指示剂
• 1.3.2.3.1 电活性指示剂类型
• 1.3.2.3.2 电活性指示剂与DNA的结合模式
• 1.3.2.3.2.1 静电作用
• 1.3.2.3.2.2 嵌插结合
• 1.3.2.3.2.3 小沟结合
• 1.3.2.3.2.4 联合作用
• 1.3.3 电化学DNA传感器应用
• 1.4 脱氧核苷三磷酸与亚甲基蓝相互作用的电化学研究
• 参考文献
• 第二章 ssDNA／十八酸修饰碳糊电极的制备及伏安法表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 化学修饰碳糊电极的制备
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 SA／CPE制备优化
• 2.2.2 MB在SA／CPE与ssDNA／SA／CPE上的伏安行为
• 2.2.3 杂交和变性研究
• 2.2.4 线性范围和检测限
• 2.2.5 结论
• 参考文献
• 第三章 电化学DNA传感器检测CaMV 35S基因片段的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 化学修饰碳糊电极的制备
• 3.1.3 ssDNA在SA／CPE上的固定
• 3.1.4 杂交反应
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 用TB表征SA／CPE和ssDNA／SA／CPE
• 3.2.1.1 静止时间影响
• 3.2.1.2 pH值影响
• 3.2.1.3 TB在SA／CPE和ssDNA／SA／CPE上的循环伏安特性
• 3.2.1.4 TB从SA／CPE和ssDNA／SA／CPE上的解离
• 3.2.2 DNA识别杂交的研究
• 3.2.2.1 离子强度的影响
• 3.2.2.2 探针固定量测定
• 3.2.2.3 CaMV 35S启动子基因片段分子杂交识别
• 3.3 结论
• 参考文献
• 第四章 DNA在十八醇碳糊电极上的固定、表征及NOS终止子基因片段的杂交识别研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 仪器与试剂
• 4.1.2 化学修饰碳糊电极的制备
• 4.1.3 ssDNA在SA／CPE上的固定
• 4.1.4 杂交反应
• 4.1.5 电化学检测
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 OA／CPE的制备优化
• 4.2.2 OA／CPE、ssDNA／OA／CPE和dsDNA／OA／CPE的电化学表征
• 4.2.2.1 静止时间影响
• 4.2.2.2 pH值影响
• 4.2.2.3 离子强度影响
• 4.2.2.4 MB在OA／CPE、ssDNA／OA／CPE和dsDNA／OA／CPE上的循环伏安特性
• 4.2.3 NOS基因片段杂交识别
• 4.3 结论
• 参考文献
• 第五章 亚甲基蓝与脱氧核苷三磷酸相互作用的电化学研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 仪器与试剂
• 5.1.2 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 紫外-可见吸收光谱
• 5.3.2 MB与dNTP相互作用的电化学研究
• 5.3.2.1 MB及MB-dNTP在碳糊电极上的伏安行为
• 5.3.2.2 MB与dNTP相互作用的条件
• 5.3.3 MB与dATP相互作用的机理研究
• 5.3.3.1 电极表面覆盖度（θ）的测定
• 5.3.3.2 MB-dNTP结合反应常数测定
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文题录