基于DNA银纳米簇的比率荧光核酸传感研究

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1、分类号密级UDC单位代码10435硕士学位论文基于DNA银纳米簇的比率荧光核酸传感研究RatiometricFluorescentNucleicAcidSensingBasedonDNASilverNanoclusters研究生姓名孙锡梅指导教师葛磊教授学科专业应用化学研究方向生化分析及生物传感中国.青岛二〇一八年六月RatiometricFluorescentNucleicAcidSensingBasedonDNASilverNanoclustersThesissubmittedtoQingdaoAgriculturalUniversityInFulfillmen

2、toftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringSunXimei(CollegeofChemistryandPharmaceuticalSciences)Supervisor:GeleiQingdao，ChinaJune，2016独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青岛农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论

3、文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解青岛农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意青岛农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日青岛农业大学硕士学位论文摘要基于DNA银纳米簇的比率荧光核酸传感研究摘要近二十年来，核酸的敏感和特异性检测在传染病诊断、microRNA分析、食品控制、表观遗传学

4、、法医检查人体识别以及生物医学研究中的应用快速增长。核酸探针依靠碱基互补配对完成对核酸的检测。本论文利用核酸纳米簇信标构建了比率荧光DNA生物传感器，实现了对目标物DNA的高灵敏检测。前言介绍了DNA生物传感器的种类和检测原理，重点阐述电化学和光学DNA生物传感器，并对DNA银纳米簇、纳米簇信标进行了介绍。基于比率荧光纳米簇信标与催化发卡组装技术偶联，设计了比率荧光生物传感器，实现了对目标物DNA高灵敏、高特异性分析检测，主要内容如下：（1）研究人员已经认识到以寡核苷酸序列为模板稳定的银纳米簇的荧光性能受寡核苷酸的影响非常显著。为了探究寡核苷酸序列对银纳米簇影响过程

5、的原理，基于模板转换现象对一种新型的比率荧光信号转换机制展开了研究：将发射绿色荧光的银纳米簇成核序列（GNuS，序列为5＇-TGCCTTTTGGGGACGGATA-3＇）与一段特殊DNA片段（5＇-CACCGCTTT-3＇）相结合，形成能够发射红色荧光的银纳米簇成核序列（RNuS，5＇-CACCGCTTTTGCCTTTTGGGGACGGATA-3＇）。随后根据这一模板转换现象构建了新型的比率纳米簇信标用于检测DNA序列，并且为了充分理解该模板转换现象的机理展开了一系列研究，实验结果显示：位于RNuS的5端的6个核苷酸片段（5＇-CACCGC-3＇）作为模板的转换器，

6、在GNuS与RNuS的转换过程中发挥着至关重要的作用。另外还发现转换器与GNuS的距离也是影响该模板转换现象的重要因素。随后根据该模板转换机制构建了比率纳米簇信标(NCB)，具体方案如下:合理设计一种茎环结构的DNA探针，该探针能够将转换器与GNuS连接起来。当体系中不存在目标物时，这种新型的NCB发射强烈的红色荧光；当体系中加入目标物时，由于目标物与茎环结构的DNA探针杂交从而产生一种新的强烈的绿色荧光。通过测量绿光与红光之间荧光强度比值的明显变化，该NCB能够灵敏地检测甲型肝炎病毒基因序列（论文中的概念型目标物），并且有良好的选择性。（2）通过将绿色荧光银纳米簇

7、成核序列与特殊的DNA片段相互连接后转换成红色荧光银纳米簇成核序列展示了一种新型的寡核苷酸包裹的银纳米簇荧光模板转换现象。本论文把这一特殊的DNA片段命名为转换器。利用催化发卡组装（CHA）的放信号大优势，合理设计了简单灵敏的基于银纳米簇的荧光检测策略：将绿色荧光银纳米簇序列与转换器巧妙地结合成DNA发卡结构，通过青岛农业大学硕士学位论文摘要催化发卡组装引起模板循环转换。基于纳米簇信标与催化发卡组装技术偶合构建的的比率荧光生物传感器具有灵敏检测目标物DNA的作用：当体系中不存在目标物DNA时发射强烈的绿色荧光，当体系中有目标物DNA存在时绿色荧光信号转换成红色荧