基于新型核酸探针的小分子及金属离子生化分析研究

基于新型核酸探针的小分子及金属离子生化分析研究

论文摘要

核酸适体是经由指数富集配体系统进化技术(SELEX)体外筛选出的能够对靶分子特异性识别的寡核苷酸序列,具有对靶分子亲和力强、特异性高、靶分子广泛、易合成、易储存等特点,已经广泛的用于生物传感器的构建及各类生物分子及重金属离子的检测。本论文基于核酸适体探针的特点,构建了荧光适体传感器及电化学适体传感器用于Hg2+ 及腺苷的检测,具体完成了以下研究工作:第二章:以富T核酸单链为识别分子,SYBR Green 1 (SG)为报告基团,建立了一种简单、灵敏的荧光增强法检测Hg2+ 的方法。富T结构的DNA链(T36)在常温下以单链形式存在,当加入Hg2+ 后,由于T-Hg-T键的形成,T36 单链自我折叠或者两两配对形成双链DNA结构,溶液中的SG嵌入DNA双链中,SG荧光强度增强。实验结果表明,SG荧光强度随着Hg2+ 浓度的增加而增强,在优化的实验条件下,Hg2+浓度在500nM~2.5μM范围内,SG的荧光强度与Hg2+ 的浓度呈线性关系I=0.4455C(nM)-86.96; R=0.9999;检出限373.6 nM。第三章:本章报道了一个无标记的信号恢复荧光传感器用于汞离子的检测,汞离子能与胸腺嘧啶(thymine, T)-胸腺嘧啶(thymine, T)碱基对特异性的结合,形成稳定的T-Hg2+-T结构。这就使得汞离子特异性单链DNA形成双链DNA。SG作为报告基团可以识别T-Hg2+-T结构。氧化石墨烯(GO)作为淬灭剂可以将背景信号将为零。在优化的实验条件下,Hg2+ 浓度在200 nM~2μM范围内,SG的荧光强度与Hg2+的浓度呈线性关系。线性回归方程是I=0.6444C(nM)-56.00,相关系数是R=0.9980,检出限为252.8 nM。第四章:报道了一种基于酶级联扩增的电化学核酸适体检测腺苷的新方法。当腺苷存在时,滚环扩增的引物通过E.coli DNA连接酶的作用与通过巯基组装在金电极上的固定探针连接。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,通过酶级联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2.0 μM-100μM,最低检测浓度为2.0μM,表明该传感界面的设计可作为一种通用方法而有望用于其它目标物的检测。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 生物传感器概述
  • 1.2 核酸适体研究
  • 1.2.1 核酸适体概述
  • 1.2.2 SELEX技术
  • 1.2.3 适体与靶分子的识别机理
  • 1.3 核酸适体荧光传感器的研究
  • 1.3.1 标记型荧光适体传感器
  • 1.3.2 非标记型荧光适体传感器
  • 1.4 核酸适体在电化学传感器的研究
  • 1.4.1 电化学适体传感器的分类
  • 1.4.2 适体探针及其固定方法
  • 1.4.3 电化学生物传感器信号放大技术
  • 1.4.4 电化学核酸适体传感器的发展前景
  • 1.5 本文拟开展的研究
  • 第二章 基于聚合胸腺嘧啶核酸适体的汞离子传感器研究
  • 2.1 前言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 试剂与仪器
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 检测原理
  • 2.3.2 核酸适体探针的选择
  • 2.3.3 实验现象
  • 2.3.4 检测条件优化
  • 2+的定量检测'>2.3.5 Hg2+的定量检测
  • 2.3.6 特异性的考察
  • 2.3.7 回收率的测定
  • 2+检测方法进行比较'>2.4 与其他Hg2+检测方法进行比较
  • 2.5 小结
  • 第三章 基于聚合胸腺嘧啶/氧化石墨烯荧光传感器研究
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 试剂与仪器
  • 3.2.2 实验方法
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 检测原理
  • 3.3.2 核酸适体探针的选择
  • 3.3.3 实验现象的检测
  • 3.3.4 GO的透射电镜(TEM)表征
  • 3.3.5 检测条件的优化
  • 2+的定量检测'>3.3.6 Hg2+的定量检测
  • 3.3.7 特异性考察
  • 3.3.8 回收率的测定
  • 3.4 小结
  • 第四章 基于级联扩增反应的核酸适体电化学传感界面研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 实验部分
  • 4.2.1 仪器与试剂
  • 4.2.2 金纳米粒子(AuNPs)的制备与标记
  • 4.2.3 金电极预处理与传感器制备
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 传感探针界面设计与机理探讨
  • 4.3.2 传感界面的电化学行为
  • 4.3.4 特异性的考察
  • 4.3.5 传感器的重现性
  • 4.3.6 腺苷的定量检测
  • 4.4 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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