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几种基于纳米标记的DNA传感器的研究

作　者: 王秀利
导　师: 聂立波
学　校: 湖南工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: DNA检测 荧光 磁性纳米粒子 金纳米棒 量子点
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


核酸是生命遗传物质,核酸碱基的突变将诱导多种疾病的产生。故对特定序列的DNA片段进行有效的识别和高灵敏度的检测在基因表达分析、基因突变检测和疾病诊断等众方面都具有极其重要的意义。随着生物纳米技术的发展,纳米材料为生物检测技术的研究带来了新的契机。例如,磁性纳米粒子的磁分离技术已广泛应用于对DNA、蛋白质以及细胞等的分离纯化中。与有机荧光染料相比,量子点具有更优越的光学特性,从而为解决有机荧光探针分子存在的问题提供了新方向。金纳米材料因其易制备、生物相容及独特的光学性质等在DNA传感器的应用中受到越来越多的关注。本论文综合了诸多纳米材料的优越性,应用于新型DNA传感器的研究,主要内容包括:(1)基于磁分离的DNA有机荧光放大检测以纳米金为载体标记两种不同的DNA探针,利用bar-codeDNA信号放大技术,同时结合磁性纳米粒子的分离作用,通过液相杂交,将靶DNA的荧光信号进行放大。该体系对靶DNA寡核苷酸的检测限为1 pM,其灵敏度比常规的荧光检测方法至少提高一个数量级以上。去除背景,与完全正配(T0)和单碱基错配(T1)靶序列三明治杂交后,二者的荧光信号强度之比为2.12:1,可显著区分正错配靶探针。(2)基于磁分离和量子点荧光共振能量转移的DNA检测将磁分离技术与量子点荧光共振能量转移相结合,构建了一种新型的DNA生物传感器。制备了最外层包被绿色量子点的Fe3O4@SiO2@CdTe(Green)复合纳米粒子,并以此复合粒子为载体修饰DNA探针,与标记了橙色量子点的靶DNA进行杂交。结果表明成功制备了Fe3O4@SiO2@CdTe磁性/荧光复合粒子,粒子具有超顺磁性,荧光信号明显。杂交后,量子点间发生荧光能量转移,与未发生荧光能量转移的对照组相比,DNA的荧光检测信号明显加强,并可区分正错配DNA序列。(3)基于金纳米棒的DNA检测利用金纳米棒高度灵敏的光学性质,本论文提出了一种基于金纳米棒标记的DNA检测体系。在金纳米棒表面分别组装两种不同的巯基DNA探针,然后与靶DNA进行三明治杂交,根据杂交后金纳米棒等离子体共振峰的位移即可检测靶DNA。实验制备了分散性好、长径比为2.7的金纳米棒,与完全正配的靶探针杂交后,检测灵敏度可达1pM,并且可有效识别正配、单碱基错配和完全错配的DNA。此DNA检测方法具有操作简便、快捷,所用仪器设备简单等特点,可进一步拓展应用于生物分子识别的其他领域。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-25
  1.1 引言  10-11
  1.2 磁性纳米粒子  11-15
    1.2.1 磁性纳米粒子的性质  11
    1.2.2 磁性纳米粒子的制备  11-13
    1.2.3 磁性纳米粒子在生物检测中的应用  13-15
  1.3 量子点  15-19
    1.3.1 量子点的基本性质  15-17
    1.3.2 量子点的制备  17
    1.3.3 量子点在生物检测中的应用  17-19
  1.4 金纳米材料  19-23
    1.4.1 金纳米材料的基本性质  19-20
    1.4.2 金纳米材料的制备  20-22
    1.4.3 金纳米材料在生物检测中的应用  22-23
  1.5 本论文的研究思路  23-25
第二章 基于磁分离的 DNA 有机荧光放大检测  25-35
  2.1 引言  25-27
  2.2 实验部分  27-30
    2.2.1 试剂与仪器  27-28
    2.2.2 实验过程  28-30
  2.3 结果与讨论  30-34
    2.3.1 金纳米粒子的表征  30
    2.3.2 磁性纳米粒子的表征  30-31
    2.3.3 金纳米粒子表面修饰巯基DNA 的条件优化  31-32
    2.3.4 DNA 检测的灵敏度  32-33
    2.3.5 DNA 检测的特异性  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章 基于磁分离和量子点荧光能量转移的 DNA 检测  35-45
  3.1 引言  35-36
  3.2 实验部分  36-38
    3.2.1 试剂与仪器  36
    3.2.2 实验过程  36-38
  3.3 结果与讨论  38-44
    3.3.1 量子点的表征  38-39
    3.3.2 磁性-荧光复合纳米微粒的表征  39-42
    3.3.3 DNA 杂交的检测  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 基于金纳米棒的 DNA 检测  45-52
  4.1 引言  45
  4.2 实验部分  45-47
    4.2.1 试剂与仪器  45-46
    4.2.2 实验过程  46-47
  4.3 结果与讨论  47-51
    4.3.1 金纳米棒的合成  47-48
    4.3.2 杂交结果的表征  48-49
    4.3.3 DNA 检测的灵敏度  49-50
    4.3.4 DNA 检测的特异性  50-51
  4.4 本章小结  51-52
结语  52-54
参考文献  54-61
附录  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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