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基于表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance）扫描成像的DNA芯片的研究

作　者: 张崇文
导　师: 杨汝德
学　校: 华南理工大学
专　业: 微生物学
关键词: DNA芯片表面等离子共振探针杂交分子自组装
分类号: Q782
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物芯片技术具有的高速度、高效率、高通量等特点,为微生物的基因检测提供了良好的技术平台。表面等离子共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感技术是一种折射率检测表面分析技术,生物分子与沉积在传感器表面的探针分子发生的特异性反应,会导致传感器表面膜层折射率的变化,因此,分析SPR信号的变化可以实现生物分子识别、分子浓度及反应动力学参数监测。因为其灵敏度高、免标记、可实时且无污染等特点成为DNA芯片检测的研究重点。本文的研究重点在于建立一套基于列扫描SPR检测系统的DNA芯片的制备和检测分析技术。首先以酵母和乙型溶血性链球菌的的探针及其互补序列为实验对象,采用分子自组装技术(Self-assembled monolayer,SAM)进行芯片的构建并且优化各种条件,然后应用自组装的SPR检测系统针对样品进行检测。本研究取得了以下成果:1.采用分子自组装的方法把有巯基修饰的探针成功地固定在金膜芯片表面,并且成功的进行了杂交。2.采用SPR检测技术对探针与各自的互补序列的杂交情况进行了检测,结果显示互补序列成功地进行了杂交,其特异性良好。3. SPR检测系统的灵敏度和稳定性得到了较好的验证,所制备的SPR传感芯片,不仅大大降低了仪器的运行成本,而且在一定程度上提高了SPR生物传感器的检测分析能力,为SPR生物传感器的进一步推广以及国产SPR生物传感器的研发应用奠定了初步基础。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第一章绪论  13-31
  1.1 基因芯片的含义与发展历程  15-17
  1.2 基因芯片的用途  17-20
    1.2.1 基因测序  17
    1.2.2 寻找新基因和基因表达水平的监测  17-18
    1.2.3 基因突变检测及疾病检测  18-19
    1.2.4 病原微生物的快速诊断  19-20
    1.2.5 在环境科学中的应用  20
  1.3 基因芯片的检测方法  20-22
    1.3.1 荧光法检测  21
    1.3.2 质谱法检测  21-22
    1.3.3 电化学分析方法  22
    1.3.4 光学检测方法  22
  1.4 表面等离子共振(surface Plasmon resonance,SPR)技术  22-28
    1.4.1 表面等离子共振检测方法的基本原理  23-24
    1.4.2 SPR 技术的特点  24-27
    1.4.3 探针的单分子自组装  27-28
  1.5 本课题的研究意义和主要内容  28-31
    1.5.1 本课题的研究意义  28-29
    1.5.2 本课题研究的主要内容  29-31
第二章芯片的制备和影响因素的优化以及 SPR 成像系统对芯片的检测  31-62
  2.1 前言  31-32
  2.2 实验材料  32-34
    2.2.1 实验对象  32
    2.2.2 主要设备及仪器  32-33
    2.2.3 主要试剂及用品  33
    2.2.4 主要溶液  33-34
  2.3 实验方法  34-37
    2.3.1 芯片金膜的制备  34-35
    2.3.2 芯片金膜的清洗  35
    2.3.3 探针点样溶液的配制  35
    2.3.4 探针点样的培养  35
    2.3.5 芯片的清洗  35
    2.3.6 杂交样品溶液的配制  35-36
    2.3.7 杂交反应  36
    2.3.8 杂交之后芯片的清洗  36-37
  2.4 表面等离子共振(Surface plasmon resonance,SPR)扫描成像系统  37-44
    2.4.1 SPR 扫描成像系统  37-38
    2.4.2 SPR 扫描成像系统的折射率灵敏度和折射率分辨率  38-41
    2.4.3 系统性的重复性、稳定性  41
    2.4.4 数据处理  41-43
    2.4.5 空白金膜数据测定优化分析  43-44
  2.5 结果与讨论  44-61
    2.5.1 探针固定到金膜上的检测结果  44-47
    2.5.2 探针固定条件的优化  47-53
    2.5.3 探针与互补序列的杂交结果  53-61
  2.6 本章小结  61-62
第三章基于 SPR 技术的基因芯片的可行性验证—大肠杆菌 16S rRNA 实验  62-69
  3.1 实验材料  62-64
    3.1.1 实验对象  62
    3.1.2 主要仪器  62-63
    3.1.3 主要试剂  63-64
    3.1.4 主要溶液  64
  3.2 实验方法  64-66
    3.2.1 芯片金膜的清洗  64
    3.2.2 探针点样溶液的配制  64
    3.2.3 探针点样的培养  64-65
    3.2.4 芯片的清洗  65
    3.2.5 杂交样品的制备  65
    3.2.6 杂交方式  65-66
  3.3 结果与讨论  66-67
  3.4 本章小结  67-69
结论与展望  69-72
本课题的创新性  72-73
参考文献  73-79
攻读硕士学位期间发表与学位论文内容相关的学术论文  79-80
致谢  80

基于表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance）扫描成像的DNA芯片的研究

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