基于金纳米粒子修饰电极的DNA电化学传感器的研究

论文摘要

癌症是多年来人类难以治愈的一种顽症,寻找能有效治疗癌症的新药是解决该问题的有效手段之一。进行癌症新药的临床筛选要花费大量的人力和物力,且耗时长久,因此需要寻找一种简单有效的体外筛选方法。科学家们已发现,所有的抗癌药物都能与DNA产生相互作用,因而在体外进行药物与DNA相互作用的研究是一项非常有意义的工作,可作为大量抗癌新药的初步筛选方法。DNA生物传感器是一种能将目的DNA的存在转变为可检测的电、光、声等信号的传感装置。利用电化学原理检测基因的DNA电化学生物传感器是一种新的基因检测技术。它与传统的标记基因技术相比,具有快速、灵敏、操作简便、无污染等优点,并具有分子识别、基因分离纯化等功能。因此,在分子生物学和生物医学领域有着较大的实际意义。纳米材料被认为是跨世纪材料研究领域的热点,有“21世纪最有前途的材料”之美誉。纳米颗粒的比表面积大、表面反应活性高、催化效率高、吸附能力强等优异性质,为生物医学研究提供了新的研究途径,同时也推动了化学和生物传感器的迅速发展。纳米粒子的独特性质与生物分子杂交反应的特异性和电化学检测方法的高灵敏性相结合,使其应用范围更加广阔。本课题首先对一种基于Aunano-DNA修饰玻碳电极的新型DNA杂交体系进行了初步研究;其次合成了一种双核铜Schiff碱配合物,并对其结构进行了表征,同时研究了双核铜Schiff碱配合物与DNA的相互作用,以及其作为电化学杂交指示剂在DNA杂交体系中的应用研究。本论文的具体内容包括以下几方面:第一章:综述对DNA的研究是生命科学研究中一个极其重要的方面。本章综述了小分子化合物与DNA的相互作用、DNA电化学生物传感器原理（包括DNA探针及其分子识别原理和DNA在固体基质表面的固定化）及其应用等方面的内容。随后介绍了纳米粒子及纳米材料在分析化学中的一系列应用以及电化学生物传感器的发展方向。第二章:基于Aunano-DNA修饰玻碳电极的新型DNA杂交方法在Aunano-DNA修饰玻碳电极（GCE）上研究了DNA杂交。5’端巯基修饰探针被固定在GCE表面,探针修饰电极和杂交后的响应以亚甲基蓝（MB）作为杂交指示剂,通过DPV进行检测。在ctDNA存在下,金胶能有效的分散在GCE表面,从而使Aunano-DNA/GCE的活性位点大大增加,修饰和杂交后的响应信号增强,靶DNA的检测量也大大增加。靶DNA的检测线性范围在1.52×10-10到4.05×10-8 moll-1之间,检测限达到10?10 mol/L。第三章:一种新型双核Cu（Ⅱ）配合物的合成及表征以水杨醛、半胱氨酸和醋酸铜为原料,合成了希夫碱配体（[Na3 （sal）（cys）]·2 H2O,Na3L）和双核铜配合物（[Cu2（cys）（salic）]·2 H2O,Cu2 （Ⅱ） L）,并通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、热重分析、核磁共振方法对配合物的组成和结构进行了表征。实验结果显示,Cu（Ⅱ）与Schiff碱配体形成含三配位和四配位的双核铜配合物。第四章:双核Cu（Ⅱ）配合物与DNA相互作用的研究采用紫外可见光谱法和电化学方法初步研究了铜配合物与小牛胸腺DNA（ctDNA）的相互作用,并用差示脉冲伏安法对Cu2（Ⅱ）L作为杂交指示剂在DNA杂交体系中的应用做了初步研究。实验结果显示,双核Cu（Ⅱ）配合物与DNA的作用模式可能是插入与静电结合的混合作用模式;在DNA杂交体系中,Cu2（Ⅱ）L可用于识别不同序列的DNA。

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摘要

Abstract

第一章综述

1. D NA与小分子的相互作用

1.1. DNA的结构

1.2. DNA与靶向分子相互作用的研究

1.2.1 简单金属离子

1.2.2 金属配合物

1.2.3 .DNA靶向抗生素

1.2.4 蛋白质生物大分子

1.3 .DNA与靶向分子相互作用的模式

1.3.1 非共价结合

1.3.2 共价结合和剪切作用

1.4 .DNA与靶向分子作用的研究方法

1.4.1 紫外-可见光谱法

1.4.2 荧光光谱法

1.4.3 电化学法

2. DNA电化学生物传感器

2.1 DNA电化学生物传感器的制备与表征

2.1.1 DNA电化学生物传感器的制备

2.1.2 DNA电化学生物传感器的表征

2.2 DNA电化学杂交指示剂

2.2.1 杂交指示剂的指示原理

2.2.2 常用的杂交指示剂

2.3 DNA电化学生物传感器的应用

3. 纳米材料在分析化学中的应用

3.1 纳米材料光学性质的应用

3.2 纳米材料表面吸附与修饰的应用

3.3 纳米材料小尺寸效应的应用

4. DNA电化学传感器的发展趋势

参考文献

第二章基于Aunano-DNA修饰玻碳电极的新型DNA杂交方法

2.1 实验部分

2.1.1 仪器与试剂

2.1.2 金胶的制备及Aunano-DNA修饰GCE

2.1.3 探针DNA的修饰

2.1.4 杂交

2.1.5 电化学检测

2.2 结果和讨论

2.2.1 A unano-DNA混合液的分散性和稳定性

2.2.2 不同修饰电极的研究

2.2.2.1 循环伏安法

2.2.2.2 电化学阻抗

2.2.2.3 Aunano与DNA的体积比

2.2.3 探针DNA修饰电极

2.2.4 特定序列DNA的检测

2.2.5 校正曲线方程和检测限

2.3 结论

参考文献

第三章一种新型双核Cu（Ⅱ）配合物的合成及表征

3.1 实验部分

3.1.1 仪器和试剂

3.1.2 配体及配合物的合成

3.2 结果与讨论

3.2.1 元素分析

3.2.2 IR数据分析

1H核磁共振'>3.2.3¹H核磁共振

3.2.4 紫外-可见光谱

3.2.5 TG/DTA分析

3.2.6 电化学性质

3.2.7 扫速对电化学性质的影响

3.3 结论

参考文献

第四章双核Cu（Ⅱ）配合物与DNA相互作用的研究

4.1 实验部分

4.1.1 仪器与试剂

4.1.2 UV-Vis光谱

4.1.3 电化学方法

4.1.3.1 循环伏安法

4.1.3.2 差示脉冲伏安法

4.2 结果与讨论

4.2.1 配合物与DNA的相互作用

4.2.1.1 紫外-可见光谱

4.2.1.2 循环伏安法（CV）

4.2.2 DNA修饰电极与配合物溶液的作用

2（Ⅱ）L作为杂交指示剂在DNA杂交体系中的应用研究'>4.2.3 Cu₂（Ⅱ）L作为杂交指示剂在DNA杂交体系中的应用研究

4.3 结论

参考文献

致谢

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