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适体生物传感器检测凝血酶及肿瘤细胞

作　者: 葛莹
导　师: 丁彩凤
学　校: 青岛科技大学
专　业: 无机化学
关键词: 适体 CdS量子点纳米金粒子肿瘤细胞凝血酶电化学生物传感器
分类号: R730.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

肿瘤是目前人类健康的最大威胁之一,随着人类生存环境的恶化,这种威胁呈上升趋势。现代肿瘤学认为恶性肿瘤是一种全身性的疾病,我国恶性肿瘤居死亡原凶的第二位。肿瘤标志物自1965年应用于临床以来,为肿瘤诊断、预后或治疗监测等提供有效信息。近年来,有关肿瘤细胞和肿瘤标志物的检测方法研究已经成为肿瘤防治的热点课题之一。本论文主要研究了基于CdS量子点和适体的新型的电化学生物传感器,其中应用了生物条码技术、纳米金粒子的放大技术和室温下链循环置换放大技术,并且将此传感器应用在凝血酶和肿瘤细胞的分析检测当中,取得了较理想的结果。本论文所设计的三种传感器如下:1.基于适体和生物条码探针的概念设计了一种用于检测凝血酶的电化学生物传感器。其包括金电极的沉积金膜修饰、巯基修饰的DNA在金电极上的捕获、生物条码探针与巯基修饰的DNA的杂交,凝血酶与其适体的特异性结合。通过CdS量子点的标记和溶出、Cd2+的富集和检测实现对凝血酶的放大检测。此方法的线性检测范围是1.0×10?15 M到1.0×10?11 M。该方法对目标凝血酶的检测限为5.5×10–16 M,说明其具有较高灵敏度。该方法对凝血酶具有很高的特异性识别能力,检测过程中不受其他蛋白质如牛血清白蛋白等存在的干扰。2.基于适体和生物条码探针设计了一种间接检测肿瘤细胞Ramos的电化学生物传感器。其包括适体和条码DNA在纳米金粒子上的修饰以及CdS量子点在条码DNA上的标记。通过Ramos细胞与适体的特异性结合作用,标记有CdS量子点的生物条码探针被从磁珠上释放。通过对CdS量子点溶出、Cd2+的富集和检测实现对Ramos细胞的放大检测。检测Ramos细胞的线性关系范围是1.0×1?02 ~ 1.0×1?05 cells mL-1,由3σ计算得到检测限为67 cells mL-1,说明其具有很好的检测灵敏度。该方法的低的检测限归结于纳米金粒子和生物条码DNA的双重放大作用。3.基于适体和发卡环荧光探针固有的信号转换机制的概念设计了一种检测Ramos细胞的荧光放大检测方法。其包括羧基修饰的磁性微球与氨基修饰的适体(aptamer)的特异性结合,通过对适体的杂交和释放和DNA聚合酶的作用对发卡环进行室温下链循环置换聚合反应,实现对Ramos细胞的放大检测。这种检测方法既具有较快的检测速度,又具有高的检测灵敏度,其检测范围是100 ~ 10 000 cell mL-1,检测到得细胞的最小浓度为100 cell mL-1。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第1章前言  12-34
  1.1 肿瘤及肿瘤标志物  12-15
    1.1.1 肿瘤标志物及其分类  12-13
    1.1.2 临床上检测肿瘤细胞及肿瘤标记物的方法  13
    1.1.3 目前国内外对肿瘤细胞及肿瘤标记物的研究现状  13-15
  1.2 生物传感器及其在肿瘤标志物检测中的应用  15-19
    1.2.1 生物传感器的工作原理  15-16
    1.2.2 生物传感器的主要分类  16-17
    1.2.3 适体电化学生物传感器的原理与分类  17-19
  1.3 适体及其应用  19-21
    1.3.1 适体的概念  19-20
    1.3.2 适体的特点  20-21
  1.4 纳米材料及其应用  21-26
    1.4.1 量子点的基本特性  24
    1.4.2 量子点在细胞成像中的应用  24-25
    1.4.3 纳米材料与生物条形码技术的结合  25-26
  1.5 课题意义及主要内容  26-27
  参考文献  27-34
第2章基于适体和纳米粒子放大的凝血酶的电化学检测  34-50
  2.1 引言  34-35
  2.2 实验部分  35-38
    2.2.1 试剂  35
    2.2.2 仪器  35
    2.2.3 金胶的制备及其修饰  35-36
    2.2.4 CdSNPs 的制备及其修饰  36
    2.2.5 CdSNPs 标记的单链DNA 的制备  36-37
    2.2.6 Au 金纳米探针AuNP 的制备过程  37
    2.2.7 三明治结构复合物的组装过程  37
    2.2.8 CdS 纳米粒子的溶出和电化学检测  37-38
  2.3 结果与讨论  38-46
    2.3.1 原理示意图  38
    2.3.2 紫外-可见吸收光谱图谱  38-39
    2.3.3 电化学检测条件的优化  39-40
    2.3.4 电化学表征传感器的组装过程  40-42
    2.3.5 基于DPV 的凝血酶的电化学检测  42-44
    2.3.6 三明治复合物的选择性测试  44-45
    2.3.7 实际样品中的凝血酶的检测  45-46
    2.3.8 三明治复合物的重现性与稳定性  46
  2.4 小结  46-47
  参考文献  47-50
第3章利用生物条码技术及适体作用的金纳米粒子的肿瘤细胞检测  50-72
  3.1 引言  50-51
  3.2 实验部分  51-56
    3.2.1 试剂  51-52
    3.2.2 仪器  52
    3.2.3 金胶纳米粒子的制备  52
    3.2.4 水溶性CdSNPs 的制备  52-53
    3.2.5 CdSNPs 标记的单链DNA 的制备  53
    3.2.6 生物条码探针AuNP 的制备过程  53-54
    3.2.7 MB-DNA-生物条码探针复合物的组装过程  54-55
    3.2.8 细胞与磁性微球/ss-DNA/生物条码探针复合物反应  55
    3.2.9 CdS 纳米粒子的溶出和电化学检测  55
    3.2.10 细胞成像  55-56
  3.3 结果与讨论  56-67
    3.3.1 设计方案及工作原理  56
    3.3.2 实验检测过程的描述  56-57
    3.3.3 实验方法选择性的研究  57-59
    3.3.4 实验条件的优化  59-60
    3.3.5 纳米粒子复合物的量化计算  60-64
      3.3.5.1 Au 纳米粒子  60-62
      3.3.5.2 CdS 量子点  62-64
    3.3.6 检验方法的灵敏度的研究  64-66
    3.3.7 肿瘤细胞在复杂样品中的测定  66-67
  3.4 小结  67-68
  参考文献  68-72
第4章基于室温下链置换循环聚合反应的 Ramos 细胞的荧光检测  72-83
  4.1 引言  72-73
  4.2 实验部分  73-75
    4.2.1 仪器与试剂  73-74
      4.2.1.1 仪器装置  73
      4.2.1.2 主要试剂  73-74
    4.2.2 实验方法  74-75
      4.2.2.1 适体与羧基修饰的磁珠连接  74
      4.2.2.2 适体-磁珠复合物与52 的杂交  74
      4.2.2.3 细胞与适体的特异性结合  74
      4.2.2.4 室温下链置换循环聚合反应  74-75
      4.2.2.5 荧光检测  75
  4.3 结果与讨论  75-79
    4.3.1 传感器的组装及检测原理  75-76
    4.3.2 检测条件的优化  76-77
    4.3.3 细胞的检测  77-79
    4.3.4 多种实验方法灵敏度的比较  79
  4.4 小结  79-80
  参考文献  80-83
结论  83-84
致谢  84-85
攻读学位期间发表的学术论文目录  85-86

适体生物传感器检测凝血酶及肿瘤细胞

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