基于黄酮类化合物与DNA相互作的DNA电化学传感器的研究

论文摘要

本论文主要完成了以下工作:（1）用电化学方法研究了槲皮素与鲑鱼精DNA的相互作用,确定了配合物与:DNA的作用方式为静电作用。以槲皮素为杂交指示剂,利用共价键合法制备了DNA修饰玻碳电极并制成了DNA电化学传感器,能有效识别与探针ssDNA互补的ssDNA片断,具有良好的选择性和灵敏性,检测靶ssDNA的线性范围为4.90×10-8～2.43×10-7 mol·L-1,检测限为1.32×10-8 mol·L-1（2）合成了芦丁铜（Ⅱ）化合物（C81H86Cu2O48,简写为（3R-4H）Cu2,R代表芦丁）,通过元素分析和红外光谱法对其进行了表征并确定了其结构。通过循环伏安法和荧光分析法研究了（3R-4H） Cu2与鲑鱼精DNA的相互作用。结果表明（3R-4H） Cu2通过嵌插作用与DNA结合,与DNA的每个碱基对作用的键合位点数为1,键合常数为1.99×106L·mol-1。以（3R-4H） Cu2作为杂交指示剂,利用共价键合法制备了ssDNA修饰玻碳电极并制成了DNA电化学传感器,能有效识别与探针ssDNA互补的ssDNA片断,具有良好的选择性,检测靶ssDNA的线性范围为1.62×10-8～8.10×10-7mo1·L-1,检测限为2.3×10-9mol·L-1。（3）合成了芦丁锰（Ⅱ）（C54H58MnO32,简写为（2R-2H）Mn,R代表芦丁）,通过元素分析和红外光谱法对其进行了表征并确定了其结构。并通过循环伏安法和荧光分析法研究了（2R-2H）Mn与鲑鱼精DNA的相互作用。结果表明（2R-2H）Mn通过嵌插作用与DNA结合,与DNA的每个碱基对作用的键合位点数为1,键合常数为2.22×104 L·mol-1。用带有羧基的多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）修饰玻碳电极,将5’端氨基修饰的核苷酸通过羧基共价固定在碳纳米管上,电活性的（2R-2H）Mn作为杂交指示剂,制备了一种新颖、灵敏的DNA电化学传感器。与将ssDNA直接固定在玻碳电极上的DNA电化学传感器相比,由于碳纳米管有大的表面积,好的电子转移特性,增加了探针ssDNA的固定量,检测靶ssDNA的灵敏度大大提高。该传感器检测靶ssDNA的线性范围为1.60×10-9～4.80×10-8mol·L-1,检测限为1.0×10-9mol·L-1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 DNA 的结构
• 1.2 小分子化合物与DNA 作用的研究
• 1.2.1 与DNA 作用的小分子化合物的分类
• 1.2.2 小分子化合物与DNA 的作用模式
• 1.2.2.1 共价结合
• 1.2.2.2 剪切作用
• 1.2.2.3 长距组装
• 1.2.2.4 非共价结合
• 1.2.3 小分子化合物与DNA 相互作用的研究方法
• 1.2.3.1 电化学方法
• 1.2.3.2 光谱法
• 1.2.3.3 其它方法
• 1.3 DNA 生物传感器的研究
• 1.3.1 DNA 生物传感器的分类
• 1.3.1.1 DNA 电化学传感器
• 1.3.1.2 DNA 光学传感器
• 1.3.1.3 DNA 压电传感器
• 1.3.2 DNA 电化学传感器的研究
• 1.3.2.1 DNA 电化学传感器的制作原理
• 1.3.2.2 修饰电极的制备及其特点
• 1.3.2.3 碳纳米管（CNTs）的应用
• 1.3.2.4 DNA 在电极上固定效果的表征
• 1.3.2.5 杂交指示剂的研究
• 1.3.2.6 杂交指示剂结构的确定
• 1.3.3 DNA 电化学生物传感器的应用与展望
• 1.3.3.1 DNA 电化学生物传感器的应用
• 1.3.3.2 前景展望
• 1.4 立题依据及研究内容
• 第二章 槲皮素与DNA 的相互作用及DNA 电化学传感器的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.2.1 槲皮素与DNA 相互作用的电化学研究
• 2.1.2.2 以槲皮素为指示剂制备DNA 电化学传感器
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 槲皮素与DNA 相互作用的电化学研究
• 2.2.1.1 pH 值对槲皮素与DNA 相互作用的影响
• 2.2.1.2 扫速对槲皮素氧化峰电流的影响
• 2.2.1.3 反应时间对槲皮素与DNA 相互作用的影响
• 2.2.1.4 离子强度对槲皮素与DNA 相互作用的影响
• 2.2.2 DNA 电化学传感器的研究
• 2.2.2.1 玻碳电极修饰情况的电化学表征
• 2.2.2.2 DNA 电化学传感器的选择性
• 2.2.2.3 杂交条件的优化
• 2.2.2.4 DNA 电化学传感器的线性范围和检测限
• 第三章 芦丁铜（II）与 DNA 的相互作用及 DNA 电化学传感器的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.2.1 芦丁铜（II）的合成
• 3.1.2.2 芦丁铜（II）与DNA 相互作用的电化学研究
• 3.1.2.3 芦丁铜（II）与DNA 相互作用的荧光光谱研究
• 3.1.2.4 制备DNA 电化学传感器的方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 芦丁铜（II）的表征
• 3.2.2 芦丁铜（II）与DNA 相互作用的电化学研究
• 3.2.2.1 pH 值对芦丁铜（II）与DNA 相互作用的影响
• 3.2.2.2 扫描速度对芦丁铜（II）氧化峰电流的影响
• 3.2.2.3 反应时间对芦丁铜（II）与DNA 相互作用的影响
• 3.2.2.4 离子强度对芦丁铜（II）与DNA 相互作用的影响
• 3.2.2.5 DNA 浓度对芦丁铜（II）氧化峰电流的影响
• 3.2.2.6 芦丁铜（II）与DNA 作用的键合位点数及键合常数
• 3.2.3 芦丁铜（II）与DNA 相互作用的荧光光谱研究
• 3.2.4 DNA 电化学传感器的研究
• 3.2.4.1 修饰玻碳电极的电化学表征
• 3.2.4.2 DNA 电化学传感器的选择性
• 3.2.4.3 DNA 电化学传感器线性范围和检测限
• 第四章 芦丁锰（II）与 DNA 的相互作用及 DNA 电化学传感器的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 仪器与试剂
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.2.1 芦丁锰（11）的合成
• 4.1.2.2 芦丁锰（II）与DNA 相互作用的电化学研究
• 4.1.2.3 芦丁锰（II）与DNA 相互作用的荧光光谱研究
• 4.1.2.4 MWCNTs-COOlH 修饰的玻碳电极制备 DNA 传感器的原理
• 4.1.2.5 MWCNTs-COOH 的制备
• 4.1.2.6 探针DNA 在MWCNTs-COOH 修饰玻碳电极表面的共价固定
• 4.1.2.7 修饰后玻碳电极上DNA 的杂交
• 4.1.2.8 指示剂的嵌入
• 4.1.2.9 电化学测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 芦丁锰（II）的表征
• 4.2.2 芦丁锰（II）与DNA 相互作用的电化学研究
• 4.2.2.1 pH 值对芦丁锰（II）与DNA 相互作用的影响
• 4.2.2.2 扫速对芦丁锰（II）氧化峰电流的影响
• 4.2.2.3 反应时间对芦丁锰（II）与 DNA 相互作用的影响
• 4.2.2.4 离子强度对芦丁锰（II）与 DNA 相互作用的影响
• 4.2.2.5 DNA 浓度对芦丁锰（II）氧化峰电流的影响
• 4.2.2.6 芦丁锰（II）与 DNA 作用的键合位点数及键合常数
• 4.2.3 芦丁锰（II）与 DNA 相互作用的荧光光谱研究
• 4.2.4 DNA 电化学传感器的研究
• 4.2.4.1 核苷酸／MWCNTs-COOH／GCE 的表征
• 4.2.4.2 DNA 电化学传感器的选择性
• 4.2.4.3 DNA 杂交条件的优化
• 4.2.4.4 DNA 传感器的线性范围及检测限
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表及待发表的学术论文目录