碳纳米管载体标记电化学dna生物传感器的分析

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1、陕西师范大学硕士学位论文激素、DNA、RNA)或生物体本身(细胞、细胞器、组织)作为敏感元件的传感器。在生物传感器中除敏感元件(分子识别元件)之外还有换能器，常用的换能器有电化学电极、石英晶体、离子敏场效应晶体管、热敏电阻器及微光管等。其中，电化学生物传感器由生物物质为敏感元件、换能器(基体电极)以及检测仪器组成。根据作为敏感元件所用生物物质的不同，电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器等。与传统分析方法比较，DNA生物传感器不仅具有快速、灵敏、操作简便、无污染等特点，同时还具有分子识别

2、、分离纯化基因等功能已成为基因分析中最具有吸引力的前沿性课题。有关DNA生物传感器的综述l生文章已有不少报道[26-351。随着对DNA结构及功能研究的不断深入，进行DNA诊断已经逐渐成为分子生物学和生物技术研究的重要领域。电化学DNA传感器正是在这一思想指导下孕育而生并迅速发展起来成为一种全新的生物传感器。这类传感器依靠单链ssDNA识别互补ssDNA，这种亲合力快速、直接获取复杂体系组成信息，具有选择性好、种类多、测试费用低及适合联机化的优点，又有电分析化学的不破坏钡9试体系、不受颜色影响和简便的特点，能广泛应用于医疗、工业生产、环境监测等领域。绪论部分将系统

3、介绍DNA生物传感器的基本结构及其分类，简要介绍DNA压电和DNA光学生物传感器的工作原理和特点，着重评述了电化学DNA生物传感器的研究进展。叙述DNA的各种电分析化学方法，以及DNA电化学传感器的设计(包括DNA片段的固定方法以及杂交信号的电化学转化)、电化学在基因检测方面的应用、优缺点和今后的发展趋势。介绍纳米材料及纳米材料探针及在DNA分析检测中的应用和微电极技术。1lDNA生物传感器1．1．1DNA生物传感器的原理与分类1．1．1．1DNA生物传感器的基本原理DNA生物传感器是一种能将被测DNA的存在转变为可检测的电信号或光信号的传感装置。和其他传感器一样

4、，包含两部分[36-381，一部分是分子识别元件，即DNA探针，另一部分是换能器。识别元件主要用来感知样品中是否含有待测目标DNA(或多少待测目标DNA)；换能器则将识别元件感知的信号转化为可以观察记录的信号(如电流大小、频率变化、荧光和化学发光强度以及光吸收程度等)。DNA生物传感器的设计通常是将ssDNA探针固定在一定的敏感元件上如电极上，通过分子杂交，与另一条含有一段互补碱基序列的ssDNA进行识别，形成的双链dsDNA。DNA的杂交反应在识别元件上直接完成，换能器把杂交后的DNA信息通过换能器将杂交过程一2一陕西师范大学硕士学位论文所产生的变化转换成电信号

5、表达出来。通过测量杂交前后电信号的变化来检测目标DNA的含量及序列特征。11．1．2DNA生物传感器的类型因换能器种类的不同，可将DNA生物传感器分为质量DNA生物传感器(压电传感器)、光学DNA生物传感器和电化学DNA生物传感器等。1．1．1．2．1压电DNA传感器DNA生物传感器中采用质量敏感元件的换能器是压电传感器。其理论基础是石英谐振器表面质量的变化与频率的变化成负相关关系。如果在石英谐振器上固定一条单链ssDNA，通过DNA分子杂交，对另一条含有互补碱基序列的DNA进行识别，结合成双链dsDNA，便能构建成压电式DNA传感器。此类传感器包括体波式(基于压

6、电效应的石英晶体微天平(QCM))139]140]和表面声波(SAW)DNA传感器⋯11421。当今研究较多的是体波式DNA传感器：石英晶体微天平(QCM)。QCM的石英电极上的物质质量变化，会引起石英晶体谐振频率变化。晶体谐振频率的降低正比于电极上质量的增加，Sauerbrey方程[431描述了两者之问的关系，这是石英晶体微天平定量测定的基础。Okahata等140]首次将QCM用于石英晶振电极上组装的DNA探针分子与溶液中靶标序列杂交的实时定量检测。近年来，质量型QCM生物传感器发展迅速，在核酸分子杂交识别和测定方面已显示出巨大潜力，具有广阔的应用前景Ⅲ．5l

7、】。压电基因传感器虽然无需标记，但由于其具有灵敏度较低、稳定性较差和抗干扰能力弱、使其应用受到很大影响。1．1．1，2．2光学DNA传感器另一大类型是采用光学换能器，即DNA光学传感器口2】【53】。1)光纤DNA生物传感器光纤DNA生物传感器是将单链ssDNA固定在微米级的光导纤维末端上，然后将固定有单链ssDNA的探针的光导纤维合成一束，形成一个微阵列的传感器装置，光纤的另一端通过一个特定的耦合装置耦合到荧光显微镜中。测量时将固定有单链ssDNA探针的光纤一端浸入到荧光标记的目标DNA溶液中杂交。通过光纤传导，来自荧光显微镜的激光激发的荧光标记物产生荧光，产生

8、的荧光信号