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新型DNA电化学发光生物传感器的研究

作　者: 孙启霞
导　师: 张晓丽
学　校: 山东大学
专　业: 分析化学
关键词: Ru（bpy）32+-SiO2 纳米颗粒电化学发光 DNA 邻近表面杂交发卡结构
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文研究了Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒发光性能,并以Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒为标记物制备了高灵敏度的DNA-ECL探针,分别结合DNA邻近表面杂交技术和分子信标技术构建了两种灵敏的电化学发光DNA传感器。本论文的研究内容主要包括以下两个方面：在第一章我们基于邻近表面杂交和Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒作为ECL标记物,构建了一种灵敏的检测DNA的电化学发光传感器。构建过程包含两步：首先,3’端巯基修饰的捕捉DNA探针通过金-硫键自组装到金电极上,然后金电极浸到含有目标DNA和Ru(bpy)32+-SiO2标记的检测DNA的小瓶中发生邻近表面杂交反应。邻近表面杂交是基于捕捉探针和Ru(bpy)32+-SiO2标记的检测探针对目标DNA的同时识别。即当目标DNA存在时,目标DNA序列片段的-半与捕捉DNA序列片段一半互补杂交,而另一半片段与检测探针的一半片段互补杂交,形成杂交复合物。该邻近表面杂交最终使得发光标记物--Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒非常接近于电极表面,从而使得电化学反应的电子转移效率大大提高,发光灵敏度显著提高。此外,以Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒作为ECL标记物,也极大地增敏了测定灵敏度,它的电化学发光强度约是单-Ru(bpy)32+发光强度的100倍。在优化的条件下,DNA的电化学发光传感器对目标DNA检测的线性范围是2.0×10-15～2.0×10-11mol/L,检测下限可达1.0×10-15mol/L。在第二章我们利用发卡结构的捕捉探针构型转换和纳米颗粒对电化学发光信号的放大作用构建了一种新的电化学发光DNA传感器。首先锍基修饰的具有发卡结构的捕捉DNA探针自组装到金电极上并用Ru(bpy)32+-SiO2内米颗粒标记。在没有目标DNA存在时,捕捉DNA探针以茎环结构存在,标记在其上的Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒是非常靠近电极表面的,此时它产生一个很强的电化学发光信号；而当加入目标DNA后,目标DNA与发卡结构的捕捉DNA探针的环状部分互补发生特异性杂交,发卡结构就会打开变成直链结构,使得Ru(bpy)32+-SiO2纳米颗粒远离了电极表面,构型的转化造成ECL信号强度的降低,该信号的降低值与目标DNA的浓度呈正比。因此根据杂交前后ECL信号的降低值,就可以特异性的测定目标DNA。我们构建的这种电化学发光DNA传感器能够成功的识别不同碱基数错配的序列而且具有良好的稳定性,检测限可达到.5.0×10-14mol/L。

全文目录

中文摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
符号说明  10-11
第一章基于邻近表面杂交和Ru-DSNPs信号放大技术检测DNA  11-43
  1.1 引言  11-15
  1.2 实验部分  15-24
    1.2.1 实验仪器  15-16
    1.2.2 试剂  16-17
    1.2.3 试验步骤  17-24
      1.2.3.1 Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒的合成  17-18
      1.2.3.2 Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒的表面修饰  18-19
      1.2.3.3 氨基化的Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒在电极上的固定  19-21
      1.2.3.4 利用Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒作为电化学发光标记物检测DNA  21-24
  1.3 结果与讨论  24-32
    1.3.1 Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒的特性  24-26
    1.3.2 硅烷化时间对ECL强度的影响  26-27
    1.3.3 硅烷化试剂量对ECL强度的影响  27-28
    1.3.4 杂交条件的优化  28-30
    1.3.5 ECL测定法定量检测目标DNA  30-32
  1.4 小结  32-33
  1.5 参考文献  33-43
第二章基于Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒标记的发卡结构探针的电化学发光DNA传感器  43-73
  2.1 前言  43-48
  2.2 实验部分  48-52
    2.2.1 实验仪器  48-49
    2.2.2 试剂  49-50
    2.2.3 试验步骤  50-52
      2.2.3.1 发卡DNA在电极上的固定  50
      2.2.3.2 工作电极上空白位点的封闭  50-51
      2.2.3.3 Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒的标记  51
      2.2.3.4 与高离子浓度溶液反应  51
      2.2.3.5 杂交反应和电化学发光检测  51-52
  2.3 结果与讨论  52-64
    2.3.1 Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒的ECL原理  52-57
    2.3.2 电化学发光探针的表征  57-59
    2.3.3 实验条件的优化  59-61
    2.3.4 传感器对目标序列的特异性识别  61-62
    2.3.5 利用Ru(bpy)_3~(2+)-SiO_2纳米颗粒作为电化学发光标记物检测DNA  62-64
  2.4 结论  64-65
  2.5 参考文献  65-73
致谢  73-75
攻读硕士期间发表的学术论文目录  75-76
学位论文评阅及答辩情况表  76

新型DNA电化学发光生物传感器的研究

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