基于金纳米粒子的电化学阻抗谱DNA生物传感器

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1、目录摘要…………………………………………………………………………………..Abstract……………………………………………………………………………….第一章绪论1.1DNA生物传感器的概述1.1.1DNA生物传感器的研究原理1.1.2DNA生物传感器的分类1.2DNA电化学生物传感器的概述1.2.1DNA电化学生物传感器研究原理1.2.2单链DNA在电极表面的固定化方法1.2.3电化学交流阻抗技术概述1.3纳米材料在DNA电化学生物传感器中的作用1.4本论文的选题背景，研究思路，研究目的和研究内容第二章基于目标DNA诱导取代金纳米粒子的高灵敏度阻抗谱DNA杂交传

2、感器研究2.1引言2.2实验部分2.2.1试剂2.2.2仪器2.2.3金纳米的制备2.2.3电化学阻抗谱DNA生物传感器的制备2.2.4电化学测量方法2.3结果与讨论2.3.1金纳米的表征2.3.2电化学阻抗谱DNA生物传感器的表征2.3.3PDNA的密度优化2.3.4电化学阻抗谱DNA生物传感器的线性范围和检出限2.3.5电化学阻抗谱DNA生物传感器的选择性2.4结论第三章基于纳米金表面电荷信号放大的电化学阻抗DNA生物传感器的研究473.1引言3.2实验部分3.2.1试剂3.2.2仪器3.2.3金纳米粒子和报告探针（DPDNA-AuNPs）复合物的制备3.2.

3、4电化学阻抗谱DNA生物传感器的制备3.2.5电化学测量方法3.3结果与讨论3.3.1金纳米的表征3.3.2电化学交流阻抗法表征DNA生物传感器3.3.3信号增强溶液的选择3.3.4电化学DNA生物传感器的分析特性3.3.4.1电化学阻抗谱DNA生物传感器的线性范围和检出限3.3.4.2电化学阻抗谱DNA生物传感器的选择性3.4结论总结参考文献致谢攻读硕士期间的研究成果47第1章DNA电化学生物传感器的研究进展二十一世纪是生命科学世纪，在生命科学得到了空前的发展同时，就不能不提到被誉为人类生命科学史上最伟大工程的人类基因组计划(humangenomeproject

4、,HGP)。1985年美国科学家率先提出了人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)，于1990年正式启动。人类基因组计划被誉为人类生命科学史上最伟大工程。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。2002年2月12日，历时10年耗资20亿美元的人类基因组计划最终完成，并报道了99%的人类基因组序列，在20世纪，“人类基因组计划”与“曼哈顿原子弹计划”和“阿波罗计划”并称为三大科学计划，它将对生命科学和人类健康产生巨大影响。生命科学是生物的生命过程为研究对象的，其中糖、蛋白质、核

5、酸是涉及生命活动本质的三类重要生物分子，对这些物质进行测定和分析技术的发展，取决于人类的科学活动和技术实践。核酸是所有生命体的遗传信息分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。两类核酸都是由单核苷酸组成的多聚物。核酸分子中的核苷序列组成密码，其功能是贮存和传输遗传信息，指导各类型蛋白质的合成。DNA是遗传信息的载体，许多人类遗传疾病的早期诊断是通过检测已知碱基序列的DNA是否出现变异来实现的，检测与疾病有关的变异对基因筛选、遗传疾病的早期诊断和治疗具有非常重要的意义DNA(Deoxyribonucleicacid)，中文译名为脱氧核糖核酸。脱氧核糖、核

6、苷酸和磷酸构成了DNA的基本单元，核苷酸由四种碱基组成：腺嘌呤A（adenine）、鸟嘌呤G（guanine）、胞嘧啶C（cytosine）、胸腺嘧啶T（thymine）。Watson和Crick于1953年提出DNA分子为双螺旋结构[1]，是由两条平行而方向相反的互补核苷酸组成，是通过链间互补核苷酸中的氢键维持的，其中C与G及A与T可分别形成三根和两根氢键[2]。这种互补为DNA的测序带来了方便。DNA测序的目的就是测定它们的排列顺序，尽管基因组测序已经基本完成，但是大量物种的基因组序列仍未涉及，如何能进一步加快和简化DNA测序工作依然是一个具有挑战性的课题。分

7、子杂交技术[3]是利用分子之间的互补性对靶分子进行鉴别的方法，互补性具有序列特异性或形态特异性，它使两个分子彼此间结合，结合的形式包括RNA-RNA、DNA-DNA、DNA-RNA、和蛋白质-蛋白质（抗体）。其中DNA-DNA47是应用最多的一种核酸杂交形式。目前大多数DNA生物传感器都是建立在DNA分子杂交的基础上。随着人类对生命本质、生命过程、和生命体与其生存环境的认识不断深入，研究发展新的分析手段越来越重要。分析生物技术受到了大家的关注，而生物传感器（biosensor）便是其中一个重要的领域，它是一个典型的多学科交叉产物，结合了生命科学、分析化学、物理化学

8、和信息科学