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基于功能型核酸的电化学生物传感器研究

作　者: 孙晨虎
导　师: 俞汝勤
学　校: 湖南大学
专　业: 分析化学
关键词: 核酸适体 DNA酶 适体酶 生物传感器 链置换 邻近分析 电化学检测
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


核酸适体,核酸酶和适体酶统称为功能型核酸,其能力超越了传统意义上核酸的遗传作用。功能型核酸具有适用于生物传感器的优越性质,包括高度的稳定性,低成本,易于合成与修饰等,一般认为能够用于检测任何分析物。因此,功能型核酸在生物传感领域起着越来越重要的作用。本文开发了三种类型的功能型核酸电化学传感器,首先研究了核酸适体传感器,再进一步研究了DNA酶传感器和适体酶传感器,具体内容如下：在本文第二章,报道了一种基于目标物诱导置换适体的无标记电化学传感器,用于以腺苷为分析物模型的目标物检测。该传感器使用金纳米颗粒层修饰的金电极为传感基底。腺苷适体可与捕获探针杂交,在电极表面形成双链复合物。腺苷加入后把适体置换下来,使其从电极表面解离,从而减少了适体／捕获探针双链的数量,同时使与核酸双链结合的电化学活性指示剂亚甲基兰从电极表面解吸。指示剂氧化还原电流的大小能够反映被分析物的浓度。该传感器具有高度的灵敏性和选择性。在本文第三章,报道了一种基于邻近DNA杂交的电化学DNA酶传感器用于检测DNA。目标DNA的部分序列与识别探针杂交,形成一个稳定的杂交体。杂交体一侧目标DNA与识别探针其余序列邻近,形成一个完整的10-23 DNA酶结构,能够切断发卡型底物序列中的RNA碱基位点,产生两条单链DNA片段。其中一条标记有生物素,作为信号探针被电极表面的巯基探针捕获,再与标记碱性磷酸酯酶的链霉亲和素反应。最后通过测量1-萘磷酸盐经过酶反应后得到的1-萘酚的量,考察目标DNA的浓度。实验结果表明该传感器对检测幽门螺旋菌的片段互补序列具有高度的灵敏性,并能够特异性区分错配序列。在本文第四章,报道了一种基于适体酶的电化学传感器用于检测腺苷。通过在8-17 DNA酶序列的一段连接一条包含腺苷适体的核酸抑制链,来调节适体酶的活性。没有腺苷时,DNA酶的部分序列与抑制链杂交,不能形成催化结构。引入腺苷与适体结合后,抑制链从DNA酶序列解离,使DNA酶与发卡型底物杂交,在铅离子存在下切断RNA碱基位点,产生两条单链DNA片段。其中一条标记有二茂铁,作为信号探针被电极表面巯基探针捕获产生电化学信号。该传感器具有高度的灵敏性和选择性,在构建合理的适体酶传感器设计与腺苷的临床诊断方面具有广阔的应用前景。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-24
  1.1 功能型核酸  11-17
    1.1.1 核酸适体  11-13
    1.1.2 核酸酶  13-15
    1.1.3 适体酶  15-17
  1.2 基于功能型核酸的DNA生物传感器  17-21
    1.2.1 适体传感器  17-19
    1.2.2 核酸酶传感器  19-21
    1.2.3 适体酶传感器  21
  1.3 功能型核酸生物传感器的发展前景  21-22
  1.4 本论文的工作构想  22-24
第2章 基于目标物诱导核酸适体置换技术用于腺苷的无标记电化学灵敏检测  24-32
  2.1 引言  24-25
  2.2 实验部分  25-26
    2.2.1 实验试剂与仪器  25
    2.2.2 传感界面的制备  25
    2.2.3 样品的电化学检测  25-26
  2.3 结果和讨论  26-30
    2.3.1 修饰电极的电化学特性  26-27
    2.3.2 固定化界面  27-28
    2.3.3 试验条件的优化  28-29
    2.3.4 传感器的性能  29-30
  2.4 小结  30-32
第3章 基于邻近杂交分析与DNA酶放大发卡型底物信号的电化学DNA生物传感器  32-42
  3.1 引言  32-33
  3.2 实验部分  33-35
    3.2.1 实验试剂与仪器  33
    3.2.2 目标物与探针  33-34
    3.2.3 捕获探针在金电极表面的固定  34
    3.2.4 DNA杂交反应  34-35
    3.2.5 碱性磷酸酯酶标记的链霉亲和素与生物素结合  35
    3.2.6 电化学检测  35
  3.3 结果与讨论  35-41
    3.3.1 电化学DNA生物传感器的原理  35-36
    3.3.2 固定化界面  36-37
    3.3.3 SA-ALP稀释比与Mg~(2+)浓度对反应的影响  37-38
    3.3.4 酶切反应时间与信号捕获时间的优化  38
    3.3.5 目标物检测性能  38-39
    3.3.6 传感器的选择性  39-40
    3.3.7 传感器的再生性  40-41
  3.4 小结  41-42
第4章 基于适体酶的电化学生物传感器检测腺苷  42-52
  4.1 引言  42-43
  4.2 实验部分  43-44
    4.2.1 实验试剂与仪器  43
    4.2.2 实验过程  43-44
  4.3 结果与讨论  44-51
    4.3.1 实验流程和原理讨论  44-46
    4.3.2 电化学表征  46-48
    4.3.3 实验条件的优化  48
    4.3.4 目标物的检测  48-50
    4.3.5 传感器的选择性  50-51
    4.3.6 回收实验  51
  4.4 小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-67
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 生物传感器、医学传感器
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