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人凝血酶的微流控芯片电化学检测

作　者: 杨维佩
导　师: 杨芃原
学　校: 复旦大学
专　业: 化学生物学
关键词: 微流控芯片核酸适配子凝血酶生物传感器
分类号: Q55-3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

微流控芯片是将实验室的功能,包括采样、稀释、进样、反应、分离、检测等集成到及平方厘米的具有微通道的芯片上处理。微流控芯片有许多的优点,包括：分析成本低,检测效率高,微型化和集成化等,因此在生化分析领域有着良好的应用前景。核酸适配子是一类通过体外筛选出来的特定的DNA或者RNA寡核苷酸序列,类似于抗体,它对目标分子,如蛋白和小分子,具有高度亲和力和专一性的识别能力,是应用最广泛的DNA探针。它的突出特点在于它们的体积更小,更加稳定,能够进行化学合成如分子量小、配体广泛、无免疫原性、体外筛选不依赖动物或细胞和可进行多种修饰等。本文以聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片为分析对象,通过纳米金胶的方法对其表面修饰,成功地实现了核酸适配子的有效固定,从而可以特异性地将凝血酶捕获在微流控芯片表面,利用凝血酶的催化特性,可以有效地将标记有对-氨基苯酚的三肽切断产生电活性物质,结合柱端三电极电化学检测系统对凝血酶进行了定量检测,得到了满意地分析结果。本论文分为两个章节,具体如下：一.概述了微流空分析技术及其在生物分析中的应用概述了微流控芯片分析技术的发展现状,例如微流控芯片的进样技术、加工方法、制作材料、和检测技术等。介绍了微流控分析技术在生物分析中的应用,并对微流控芯片未来的发展趋势及其应用领域进行了展望。同时,本章也概述了核酸适配子分析技术的发展现状,例如SELEX技术的简介、核酸适配子的特点以及与其他分析技术相结合等内容,同时还介绍了核酸适配子在生物分析中的应用,并对核酸适配子未来的发展趋势及其应用领域进行了展望,最后本章着重讨论了本论文研究的目的及意义。二.基于微流控芯片及其修饰方法对人类凝血酶的电化学检测1.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片通道表面改性的研究为了将核酸适配体更有效地固定在微通道表面,首先就是需要采用合适的方法对微流控芯片通道表面进行修饰和改性。本实验采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制作微流控芯片,聚甲基丙烯酸甲酯是以碳烯键为主链的聚合长链,其表面的疏水性强,容易造成蛋白质的非特异性吸附等问题,会大大降低蛋白质的功能位点和活性,对生物分析造成不良影响。本实验采用用NaOH溶液对PMMA表面进行处理,使其表面产生羟基,再通过聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)与纳米金胶的静电相互作用层层组装能有效地固定核酸适配体,进而可以对凝血酶进行特异性地识别和捕获。2聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片在生物传感器中的应用采用上述固定方法,制备了微流控芯片生物传感器。首先将人类凝血酶特异性地固定于修饰有核酸适配子的PMMA芯片通道内,利用凝血酶的催化特性,可以有效地将标记有对-氨基苯酚的三肽切断产生电活性物质,结合柱端三电极电化学检测系统对凝血酶进行了定量检测,得到了满意地分析结果。由于微通道内具有较大的表面积/体积比等特点,微流控芯片把分析时间缩短至短短几分钟之内,并且简化了分析过程。一系列实验结果表明,与常规方法相比,此方法具有检测灵敏度高(检测下限达1pg/ml),线性范围宽等优点。因此微流控芯片生物传感器在临床应用和环境检测中有非常大的发展潜力。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-7
第一章绪论  7-42
  1 微流控芯片概述  7-13
    1.1 微流空芯片的介绍  7-8
    1.2 微流空芯片制作技术  8-9
    1.3 微流空芯片在生物分析中的应用  9-11
    1.4 微流空芯片的优点及展望  11-13
  2 核酸适配子概述  13-33
    2.1 核酸适配子的介绍  13
    2.2 核酸适配子的特点  13-15
    2.3 SELEX技术  15-19
    2.4 核酸适配子在生物分析中的应用  19-32
    2.5 核酸适配子的前景及展望  32-33
  3 生物传感器概述  33-37
    3.1 生物传感器的介绍  33-36
    3.2 生物传感器的制作  36-37
    3.3 生物传感器的应用与前景  37
  4 本文的研究意义  37-38
  5 参考文献  38-42
第二章基于微流控芯片及其修饰方法对人类凝血酶的电化学检测  42-56
  1 引言  42-43
  2 实验部分  43-44
    2.1 试剂  43-44
    2.2 仪器  44
  3 实验方法  44-46
    3.1 微流控芯片的制备  44-45
    3.2 微流控芯片的表面改性  45
    3.3 核酸适配体-凝血酶检测  45
    3.4 微流控芯片传感器的电化学检测  45-46
  4 实验结果与讨论  46-50
  5 结论及展望  50-51
  6 参考文献  51-56
附录:硕士期间论文发表情况  56-57
致谢  57-58

人凝血酶的微流控芯片电化学检测

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