基于电化学dna生物传感器的核酸检测新方法研究

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一、';..t.’'巧‘’巧带?.vV號V>备r'';r.-髮V邱.作,/.;\%r巧,.,,:;?挺>T癸.4\聲夸转I气2巧说,.少>W'醉C為序;,'../马裝f哪/'7一.V龙\V'哪始‘-'?叫.;:y?.弟.‘:禁參皆*,W.一^s如續醫-运致/cVv.h》:o客.;。.今媒c?r.麵【.^/"'於rs.々嚷'...V运.一>;詳L/LV.:重I庆Z医科大等姜?‘V....':.含...r^硕i驾位有备3文、'一.?请-、Vr1。;1:':..基于电化-飾传感離的论文核斌篇施咖巧'.作者:r;,杳.—;指导卽隱報娜>了醜舰g今‘-^-一重狀報验医学院r:--v古.--N.重縫;临床检2I前部^無;^':'娜硕±学^I’M純齡測学'巧;^M2^月,-i::''、:.V杳?':>;^^.r',:.V':、打';,z/.每:為,.一^:,.冀,r"::.咬.餐:.'?.技居山.若W、-、矿:妾.'?.-,%雙游片换巧;W菩.^貞r-.古L..;.;恕,vs..兴狂-.’。;;>百衣義二/>f馬v:.勺fx.乐v一令.」/-'爱立巧V凌i':r^r-r辯.^荀I',f;古、蓉.‘?苦/-黨夢:\矣%,'玄冷'}..^‘巧公f'、進4店苗\取' 446分类号:民UDC:密级:重庆医科大学硕±学位论文基于电化学DNA生物传感器的论文题目核酸检测新]研究作者姓名M指导教师姓名(职称、单位名称)下世家教授重庆医科大学检验医学院临床检验诊断学教育部重点实验室申请学位级别硕±学科、专业名称临床检验诊断学>_ ̄论文答辫年月2015年5月2015年4月 ‘重庆医科大学研究生学位论文独创性声明本人申明巧呈交的论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了义中特别加W标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得重庆医科大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料,与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。一申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担切相关责任。学位论文作者签名;日期:九1户年J7学位论文版权使用授权书;本人完全了解重庆医科大学有关保护知巧产权的规定,即研究生在攻读学位期间论文工作的知识产权单位属重庆医科大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位为重庆医科大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和鶴盘,允许论义被查阅和借阅。学校可W么布学位论文的全部或部分内容,可L乂采用影印、(保密内容除外),并编入有关数据库进行检索缩印或其他手段保存论文。保密论义在解密后适用本授权书。论文作者签名:來每、指导教师壑名:-日期。^-1^.:么 目录英汉缩巧语名词对照1中文摘要2英文巧要4论文正文:基于电化学DNA生巧传感器的核换险測新方法研究7第一章巧于巧环护増巧金纳米技术实现沙口氏苗快速和巧灵敏检测的电化学巧策巧71引胃72实验巧分83结巧与讨论114小结19参考文巧20第二章基于巧巧外切巧…辅助循巧扩増和错配型塞环巧化自组装技术离灵和高特异性艳測巧用型DNA241引胃242实验部分253结果与讨论264小结34的文巧35文献综巧40&m52攻读硕±期间巧写的文章目录53 館医科大学硕主巧巧生学位论文英汉缩略语名词对照英文缩写英文全巧中文全敌DNADeoxyrtoosenucleicacid脱氧梭糖核酸RNARibosenucleicacid核糖棱酸RCARollingcircleanplification滾环扩增EL-ISAEnzymelinkedimmunosorbantassay酶联免疫吸附试验PC民Potlymerasechainreacion聚合酶链式反应-CFUColonyforminunits菌落形成单位gAuNPsGoldnanoparticles金纳米粒子InvAInvasionroteinAA侵袭蛋白p---mercato--^MCH6p1hexanol6妾蒂基己醇-APSt--STreptavidinalkalinephosphatase链霉亲和素碱性麟酸酶-aNPa-nah-pthylhosha化a蔡軟麟酸盐ppBSABovineserumalbumin牛血清白蛋白TEMTransmissionelectronmic防scopic透射电子显微镜DPVDiferentialulsevoltammetrpy示差脉冲伏安法EIS巨lectrochemicalimpedancespectroscopy电化学阻抗谱SWVSquarewavevoltammetry方波伏安法RetElectrontransferresistance电子转移阻力RSD民elatvesandarddevia1:oniti相对标准偏差B;BrElthidiumbromide漠化乙锭ExoIIIExonucleaseIII核酸外切酶IIIERA巨xonuc-leaseIllassistedtargetrecycling核酸外切酶III辅助祀物质anplification循环扩增CHACatalyticImirpinassembly茎环催化自组装PAGEPolyacrylamideelelectrohoresis聚丙帰醜胺凝胶电泳gp1 医科大学巧壬研維学位论文基于电化学DNA生物传感器的孩酸拴测新方法研究摘要DNA,脱氧核糖核酸,是体内所必需的H大分子(连同RNA和蛋一。白质)之,对所有已知的生命形式至关重要最近几年,核酸作为识别和监测生物分子的工具,其应用日益増多。传统的DNA检测方法既费时又费力。因此,建立快速、灵敏和简便的DNA检测方法是非常有必要的。由于电化学DNA生物传感器具有使用简便、响应快速、成本低和设备价格低廉等独特优势,能克服传统方法的局限化将DNA一检测带入个新时代。本课题主要研究电化学生物传感器对DNA检测的新方法,该方法能够高灵敏和离特异性的检测DNA,为临床诊断、食品安全、生物威胁和环境监测等领域的DNA检测提供有力的工具。本研究主要包括W下两部分:1.基于巧环扩増和金纳米巧术实现沙口氏苗快速和扭录敏抢測的电化学巧策路结合滚环扩增和金纳米探针双重放大技术一,本研究建立了种快速和超灵敏检测沙口菌的新颖的电化学传感策略。首先,鞭DNA被固定在电极表面的探针1特异性捕获。然后将预先制备好的环化产物力口到电极上形成典型的H明治结构。在dNTPs和phi29DNA聚合酶存在下,可滚环扩增产生微米级的包含串联重复序列的单链DNA分子。最后,金纳米检测探针能与滚环扩增产物特异性互补结合,导致酶促电。在最优的实验条件下化学信号的产生,本研究设计的电化学传感器在IEDNA浓度为-lOM内呈lOaMp现出良好的线性关系,并且有超髙2 齡医种大学硕±研触学位论文的灵敏度6.76aM。,此方法被用于实际样本牛奶,最低检测限为同时i中沙口菌的检测,最低可检测6CFUml/的细菌。因此,该电化学生物传感器可W为临床诊断、食品安全和环境监测等领域提供强有力的工具。2.基于核巧外切巧…辅助循环扩増和错配型茎环值化自组装技术巧灵蜘巧特异性栓測通用型DNA基于核酸外切酶III辅助循环扩增和错配型茎环催化自组装双重放大策略一,建立了种新颖的高灵敏和特异性的DNA检测方法。在本实'-,形成3验中,帮DNA首先与茎环H0通过碱基互补配对相结合平末'-端平末端进而逐步催化去除单核脊酸,。核酸外切酶阳能识别3释放一出祀DNA和输出DNA。释放的靴DNA又能进入下个杂交和裂解过I)1,。程(循环。输出DNA能与茎环H结合打开曲的茎环结构接一着茎环H2与被打开的茎环H1结合,释放出输出DNA,其能促发下-H2复合物的形成个茎环催化自姐装循环和H1(循环II)。最后,金电-H2复合物杂交极上的捕获DNA能特异性地与H1,导致酶促电化学。NA浓度信号的产生在最优实验条件下,本研究设计的传感器在範D-为100M5nM内呈现出良好的线性关系,最低检测限为%flVl。该方法己成功应用于人正常细胞总DNA和血清样本中DNA的检测。本传感策略有望成为临床诊断和治疗、病原菌检测和环境监测等领域检额!1DNA的强有力工具。,,,关键词;电化学DNA生物传感器滚环扩增金纳米粒子核酸外切酶阻,茎环催化自组装3 戯医科大学雨±巧触学位论文ELECTROCHEMICAL-DNABIOSENSORB乂SEDNUCLEICACIDSDETECTIONTECHNOLOGYABSTRACTDNA,deoxyribonucleicacid,isoneofthethreemajormacromolecules(alongwithRNAandproteins)inthebodythatareessentialtoallknownformsoflife.Inrecentearstherehasbeenany,tootheincreaseintheuseofnucleicacidsasalinrecognitionandmonitorinofmancomounds.TraditionalmethodsforDNAdetectiongyparecumbersomeandt-forelihaimeconsumin.There化isurenttoestabsg,graidsensitiveandsilemethodfordetectionofDNAm.虹ordertop,pimrovethedetectionofDNAthenewelectrochemicalDNAp,b-tiosensorbasedmehodshavebeendevelopedasotentialalternativestopbreakthebottlenecksoftheconventionalmethods,becausetheyhavedistinctadvantages,suchaseasytouse,rapidresponse,lowcostandinexpensiveinstrumentation.Inourwo化twohighfysensitiveandspecificelectrochemicalbiosensorshavebeendeveloedfordetectionofDNAp,whichwouldbecomeaotentialtoolforclinicaldianosisfoodsafetpg,y,biothreatdetectionandenvironmentalmonitorin.Thisdissertationgincludesthefollowintwoarts:gp1.Anovelelectrochemical说usingstrategyforrapidandultrasensitivedetectionofSalmonellabyrollingcircleamplificationand-AuNPDNAsrobepAnovelelectrochemicalsensinstratewasdeveloedforggypultrasensitiveandrapiddetectionofSalmonellabycombiningtherollingfica-circleamlitionwithDNAAuNPsrobe.ThetaretDNAcouldbeppgsecificallcaturedbrobe1onthesensininterface.Thenthepypypg4 重庆医科大学硕壬研巧生学位论文circularizationmixturewasaddedto拓rmatypicalsandwichstructure.In化epresenceofdNTPsandphi29DNApolymerase,化e民CAwasinitialled--toroducemicrometierlonsinlestrandDNA.Finallthedetectionpggy,-limatprobeDNAAuNPscoudreconzeRCAroducttoroduceenzic()gppyelectrochemicalsinal.Underotimalconditionsthecalibrationcurveofgp,snthetictaretDNAhadoodlinearitfrom10aM化10Mwithayggyp=detectionlimitof6.76aMS/N3.Thedeveloedmethodhadbeen()p.isuccessfullyalied!;〇detect又a/wowe//口aslowas6CFUmLinrealppmilksamle.Thisroosedstrateshowedreatol;entialfbrclinicalpppgygpdianosisfoodsafetandenvironmentalmonitorin.g,yg2.乂newmodefi>rhihlsensitiveandsecificdetectionofDNAbasedgyp-onexonucleaseinassist;edtaretrecyclinamliflcaggp村onandmismatchedcatalytichairinassemblpyAnovelstrategywasdevelopedforhighlysensitiveandspecific-de1tiDbiIlltt;econofNAycombinngexonudeaseassisbdargerecyclingamlificationwithmismatchedcataltichairinassembl.Inthismethodpypy,thetargetDNAbindedwithHO.Then,exonucleaseIIIcouldcatalyzethestepwiseremovalofmononucleotides,releasingthetarg巧DNAandtheoutputDNA.ThereleasedtaretDNAwasfreetoarticiatein出enextgppccleofhbridizationandcleavaerocessCcleI.TheoututDNAyygp(y)pcouldbindwithHIandunfoldthehairinstructureofHI.FollowinH2pghbridizedwiththeoenedHIand1化eratedtheoututDNAwhichypp,caeda-usnewcatalytichairinassemblycircuitandtheformationofH1H2pcomlexesclen.Afterwards化ecaturerobesimmobUizedon化ep(Cy),ppeecodecousec-oldltrificahridzewieHIH2comlexes.Thegldpllybiththyp--t-sretavidinalkalinehoshatasewaslabeledonthecaturerobeHlH2pppppcomlexesbthesecificreconitionofavidinandbiotinwhichroducedpypg,penzmaticelectrochemicalsinalreadout.Underotimalconditionstheygp,5 獻医科大学社研巧生学位论文calibrationcurveofsynthetictaretDNAshowedoodlinearitfrom100ggyfMto5nMwithadetectionlimitof92fM.ThedeveloedmethodhadpbeensuccessfullaliedtodetectDNAintotalDNAofhuman打ormalyppcellsandserumsamles.Thisstotemightbecomeaotentialalternativepgyparo犯h化rDNAdetectionintheareaofclinicaldianosisand化erappgpy,pathogendetectionandenvironmentalmo凸itoringinthe扣ture.Keywords:ElectrochemicalDNAbiosensor.RollingcircleamlificationGoldnanoarticlesExonucleaseIIICataltichairinp,p,,ypassembly6 戯医科大学社研触学位论文基于电化学DNA生物传感器的核酸检测新方法研究第一章基于滚环矿増和金纳米技术实现沙n氏苗快速和超灵敏检測的电化学新策略-本章内容发表于AnalticsChimicaActa2014846:4450yj,1引言一i’t3。沙口氏菌,革兰阴性肠道杆菌,是世界范围内最常见的食源性致病菌之P1沙口巧菌主要通过动物宿主。根据世界卫生组织、污染水或食物传播给人类(WHO)报道,沙口巧菌每年可造成约76万例食源性疾病,其中325,000人次住4[]。院和5000人死亡。因此,建立快速和高灵敏检测沙口氏菌的方法是极其必要的目前:,沙口氏菌的检测方法主要有W下几种传统的分离培养鉴定法、酶联6口]L][免疫吸附法化ISA)和聚合酶链反应(PC民)等。传统的培养方法首先将细菌进行分离培养,然后通过菌落计数和菌落形态、染色特征、生化反应等方法对78’[1-I细菌进行鉴定,该方法可靠,但费时(47天)耗力。ELSA法是基于抗原抗体特异性反应的免疫学检测方法,其主要缺点是:清洗过程复杂、分析策略费为和灵敏度不足P1。与ELISA法相比,PCR技术具有快速、简单和较高的灵敏度等优势,但是其结果容易出现假阳性。目前实验室主要应用琼脂糖凝胶电泳技术对PCRPCR技术在实验室细扩增片段进行检测,由于该技术的分辨率较低,限制了’5iW<1菌检测中的广泛运用(不足W检测10CFUmL浓度的细菌)。为了改善沙口氏菌的检测技术,新颖的传感方法被引入到实验研究中。电化学生物传感器因其’iitW使用简便、响应快速、成本低和设备价格低廉等独特优势,能克服传统方法的局限性,将DNA检测带入新时代。在过去几年中,各种放大方法被用于提高传感器的灵敏度。在己报道的方法一一DNA中,滚环扩增(RCA)是最流行的放大方法之。RCA是种等温的扩增wi一’t^n过程,能够在小时内扩増出包含上千互补于环状模板的串联重复序列RCA7 動医科大学祗±研巧生学位论文操作步骤简单快速,且对实验室条件没有特殊要求,因而比其他扩增技术更有潜w-Wt质成为现有临床扩増方法的替代选择。迄今为止,RCA已被广泛应用于诊断’1922DNA[]基因组学和蛋白质组学领域中、RNA和蛋白质的超灵敏检测。同时,多一种纳米材料已被用来进步提商传感器的灵敏度,其中W金纳米粒子(AuNPs)的应用最为广泛AuNPs具有巨大的比表面积、独時的物理化学性质、良好的PMS1生物相容性和导电性等显著优点。一本文基于滚环扩増和金纳米探针双重放大技术,建立了种快速和超灵敏检一测沙口氏菌的新方法/?v^基因是-1上的。位于沙口巧菌致病岛种高度保守的致pgi病基因。该基因能编码细茵侵袭蛋白,与沙口氏菌的毒力密切相关,因此可WW,3W作为沙口巧菌检测的潜在标志物。结合滚环扩增和金纳米探针双重放大技术,本研究能极大地提高沙口氏菌检测的灵敏度,为食源性疾病的预防和早期诊断提供强有为的工具。2实验巧分2.1村料和试剂DNA寡聚核巧酸由生工生物工程技术服务有限公司合成和纯化(中国,上海)。-它们的序列样见表-NP、BSA和娃鱼DNA1.1。MCH、STAP、a精均购买自西格-h奥德里奇公司i29DNA玛(美国)。HAuCk是从上海试剂公司购买。P聚合酶、T4DNA连接酶和dNTPs购自美国的Thermo公司。PremixTaqVersion2.0,DL500DNAMarker和琼脂糖均购自宝生物公司(中国大连)。其他所有试剂都是分析纯QM-级别18M,Uli,Milliore进行配制。。所有的水溶液均用超纯水(^Qp)表U本实&中合成的寒技普接々列Tle1ab.1Sequen化Softheusedoligonucleotides''饼-igonudeotideSequence3巧)ForwardrimerGCATCCGCATCAATAATACCGpReverserimerTTCTCTGGATGGTATGCCCpe--Prob1SH(CH2TTTTTTTTTAATACCGGCCTTCAAATCGGCATC)6Probe2AATACTCATCTGTTTACCGGGCATAAAAAAAAACACAGCTGAGGATAGGACATTarg巧ATGCCCGGTAAACAGATGACTATTGATGCCGVnTGAAGGCCGGTATT8 医科大学硕±研巧生学位论文-comNonplementarAGCGCAGCTGCGCAATAGAATTGAAGAGGATTATGATGGCTAyCGTGAA-CircletemlatePCTCAGCTGTGTAACAACATGAAGATTGTAGGTCACTCpGAAACCTGTTAGAAACTOrGAAGATCGCTTA了TATGTCCTATC--De化ct-ion仍beSHCHTTTTTTTCAGAACTCACCTGTTAGTTTTTTBiotin()p262.2仪器设备本实验的检测仪器是C扭660D电化学工作站(上海辰华仪器有限公司),其中的H个电极系统包括:钻丝电极为对电极,氯化银电极为参比电极,3mm的金电极为工作电极。AuNPs紫外表征是用UV(2550)紫外分光光度汁(岛津)。AuNPs(TEM)H-7500电镜表征采用的是透射电子显微镜(透射电子显微镜,日本),PC民c-lerthermalccler(BoRadLaboratories,USA)仪器上完成。凝胶电是在MyCyyi(B-ioRadLaboratoriesUSA)记录。泳的结果用成像仪,2.3觀米粗子和採针剛备(1)所有器皿用王水浸泡24小时,之后用双蒸水洗净备用。(2)配制lOOmL化01%的HAuCLt4H2〇去离子水溶液,将其置于加热磁力i4mLPl横拌器上攪拌,待溶液煮沸后快速加入l%巧樣酸H纳溶液。AuNPs溶液?,。继续揽拌810颜色首先变成黑色再逐渐变成酒红色分钟后,关闭热源并继’续攒拌冷却至室温,最后放入4C冰箱备用。(3)取9^lL100mM琉基标记的检测探针加入300阵上述步骤2中配制的‘32AuNP[1s溶液中,在磁力揽拌器上4C揽拌12小时。(4)在上述步骤3揽拌完的AuNPs溶液中加入0.5MNaCl老化,揽拌12小时。、(5)步驟4中的溶液停止攒拌后收集至离屯管,8000rpm离也30分钟,去除上清液,所得的DNA修饰的金纳米探针溶于2XSSC溶液(pH7.4,含有0.3M°氯化钢,0.03M巧樣酸H钢)中放置于4C冰箱保存备用。2.4DNA祥品的制备巧PCR扩増反应2乂1细苗培养计巧9 ggg医科大学肥研巧生学位论文‘()7C恒温箱中培1将单个沙口氏菌菌落分区划线接种于血平板上,置于3?养1824小时。‘(2)从血平板上刮取单个细菌菌落,接种于LB液体培养基中,巧C持续振摇16小时。(3)将培养后的细菌离也(12000转离也10分钟)后,上清液用移液器吸,取弃去,用无菌超纯水洗涂2次后,再用无菌超纯水重悬。(4)取10个EP管,分别加入900咕的无菌超纯水溶液,将100咕菌体重‘1悬液加入到各EP管中并吹吸3次,混匀,即成10稀释液。-6-74(5)用H角刮护分别将100咕1〇,1〇,103个稀释度的菌液均匀涂抹在H个琼脂平板上?0,,将平板放置230分钟使菌液渗透于平板培养基中再倒置。’C恒温箱中培上的菌落数(6)将琼脂平板置于37养24小时,计数平板目。2.42细苗基因组DNA巧.取’3300C水浴中解育[1将不同浓度的沙口氏菌置于115分钟,然后立即置于冰中、在41:温度下^^10000转离屯5,缓慢将上清液转移至新的£口管中,即为,分钟后‘PCR模DNA-提取的可用作板的基因组,置于20C保存。2.4.3PCR扩増反应PC艮的最终反应体积为50冲,包含:5.0沁的基因组DNA、1.0阵的20nMx的正反向引物、25iL的PremixTa(1.25UDNA聚合酶,2Ta缓冲液,0.4mM^qq‘dNTPs)和18L的水PCR:95C条件下预变性3分n。的反应条件如下首先是在‘’’钟,接着95C变性30秒,51C退火30轨72C引物延伸30秒,循环35次,°最终72C延伸4分钟,扩増的DNA产物用2%的琼脂糖凝胶进行电泳,之后用成像仪显像。2.5环化横板的制备'n-DNA00mo0nmol2将1l5端磯酸化的待环化模板与10探针混合于100阵连接缓冲液中(pH7.5,50mMTris,lOmMMgCb,lOmM二硫苏糖醇,0.5mMA’TP),再加入0.2U的T4DNA连接酶,于37r连接反应60分钟。然后在65C’-10分钟灭活T4DNA连接酶,得到的DNA环化模板在20C下保存备用。10 旅医科大学硕±研巧生学位论文2乂电化学生巧传感器的制备(1)将裸金电极用0.05Mm的铅紛处理、洗涂,然后浸入食人鱼溶液中10、分钟,再取出清洗室温干燥。(2)将琉基标记的100nM捕获探针滴加于上述电极上,置于4r冰箱中过夜固定。(3)将步驟2中的金电极取出,冲洗,用MCH封闭1小时,再次冲洗金电极,然后用娃鱼精DNA和2%BSA混合溶液封闭金电极30分钟W避免非特异性433P’DNA]和酶的吸附。’(4)PCR产物置于100C水浴加热变性5分钟,然后立即在冰上浑火3分钟W获得单链DNA。合成的帮DNA用SSC稀释到所需的浓度。(5)将步骤3中封闭后的金电极取出冲洗,在金电极上滴加待测範DNA溶‘,r液,巧C反应1小时,然后在金电极上滴加提前制备好的环化DNA模板37反应1小时。(6)将步骤5中的金电极取出冲洗,加入含dNTPs和Phi29DNA聚合酶的°37滚环扩增反应液,C扩增I小时。(7)将步骤6中的金电极取出冲洗,加入用SSC杂交液配制的金纳米探针,‘37C杂交1小时,用DEA缓冲液清洗电极。-°imL-(8)在步骤7中的电极上加入1.25ng的STAP,置于37C反应30分?'-NP底钟,用DEA缓冲液冲洗后,在化75mgmL的a物溶液中进行示差脉冲伏安法(DPV)信号检测。3结巧与讨论3.1电化学传巧器的设计原理原理图U阐述了沙口菌的传感检测过程。首先,範DNA与电极上固定好的捕获DNA特异性杂交。接着环化模板被加入到反应体系中形成H明治结构。在dNTPs和phi29DNA聚合酶存在下,可滚环扩增产生微米级的包含上千互补于金纳米探针的串联重复序列的单链DNA分子-AP与生物素化的金纳米检测。最后ST11 里庆医科大学硕±研巧生学位论文-探针结合,作用于底物(XNP产生电化学信号,该电化学信号与视DNA浓度成正比例关系一。此双重放大策略为沙口氏菌的超灵敏检测提供了个崭新的平台。-LJ_l—IjProbe1jjj■尸TaretJ之’j与jgProbe2invAene(g)1.PN29DNA齒I飾SPholmerase?otn参AuNPsi29DNApy户STAPBii困1.1电化学传感器检測沙口氏菌切以基因的原理Fi11Schemaicreresentationofthedesinedsrafor//7V4dectionof5V//w0we//ag..tpgt化gy/化3.2金纳米粒子和金纳米探针的表征ANP一为了验证制备的us的直径大小、均性W及金纳米探针是否修饰成功,本研究采用TEM和紫外可见吸收光谱分别验证AuNPs和标记的纳米探针。AuNPs一12,合成的电镜表征如图.A所示。采用上述方法制备的AuNPs大小均直径约为18nm左右。图1.2B为紫外可见吸收光谱表征图。如图所示,曲线a为制备的AuNPs,520nm处有明显的吸收峰,其溶液为红色的紫外可见吸收光谱图在波长为:曲线b为修饰有DNA的AuNPs在加入0.1MNaCI后的紫外可见吸收光谱图,在520nm有明显的吸收峰。因为修饰有DNA的AuNPs可W在高盐离子溶液中稳定存在,其溶液依然为红色;曲线C是未修饰DNA的AuNPs在加入化1MNaCI后的紫外可见吸收光谱图,在520nm几乎没有吸收峰,且其溶液迅速变为黑色,由此可见未经修饰的AuNPs在加入高盐离子溶液后会形成聚集现象。12 重庆医科大学硕王研宛生学位论文—?BA厂?II?-朱bC!?0.2?扩?挺?I?%J400500600、、a'oicngih(nm)图1.2(A)AuNPs的逢射电化表征;(B)紫外可见吸收光谱表征;(a)AuNPs;(b)加入0.1MNaCI溶液的修饰有DNA的AuNPs;(c)加入0.1MNaCI溶液的AuNPsF2ATEM-iANPBUVVisabotionSectraaANPbhi.1.maeofus.srofusAuNPswHg()g()pp(),()SH-DNA-aftera加Wonof0.5IVlNaCUcAuNPswithoutSHDNAaftera加itionof0.5M()NaCI33传感器的电化学表征一本实验用电化学阻抗法(EIS)和方波伏安法(SWV)来验证电极毎步的修3-w-饰情况,FeCN6被用作氧化还原电位测试探针,。在EIS中阻抗图谱可用来[()]一计算电荷转移阻力(Ret)。如图1.3A,裸金电极(曲线a)阻抗几乎呈条直线,这说明处理后的裸金电极有良好的电子传导性。当捕获探针自组装到金电极上后,Ret得到增加(曲线b)。这是由于单链核巧酸带负电荷的礎酸盐骨架阻碍了电子在--3/4电极和Fe(CN)6溶液中的转移。当範DNA与捕获探针杂交后,金电极上负电荷一的增加导致民et进步增加(曲线C)。而当RCA完成后,Ret得到更为显著的增加(曲线d),这也证明了RCA的成功完成。最后,加入金纳米检测探针与RCA产物结合后,Ret明盈降低(曲线e)。此现象归因于纳米材料具有较大的比表面积,结果如图13B和能加速电子传递。同时我们也用SWV进巧了传感器的表征.所一一示,SWV与EIS的结果呈现出良好的致性,这证明本实验的每步都得到了准确的修饰。13 重庆医科大学硕:生学位论文2〇tI11-601AB八养謹0!2‘、4.000.0.24'Z(Kn)KV()困.3S(A)和SWV(B):a)b)1在铁氣化舒溶化中电板的表征巧O裸金电板;捕获探针修饰后的电板;C)电化学传惠器与耗DNA杂交后;d)RCA后;e)与金纳米捡測探针反应3-M4Fi13凹SSWVi04MKCIiinFbal..Aandn.contan0.5meCNatareeectrodeg()(巧g()6),bcatureDNAmodifiedelectrode,ccatureDNAmodifiedelectrodeafterhbridizedwith))ppyt-t:areDNAdafterRCAande扣rtherreacion、vUhDNAAuNPsgt,))3.4传感活的放大效能本方案中,AuNPs具有重要的放大作用。100fM的铅DNA在有民CA和AuNPs存在时比仅有RCA的DPV信号大得多。这是因为AuNPs具有较大的比表面积,能很好的辅助电子转移(图14)。因此,建立的生物传感平台能够特.异和超灵敏的测定靴DNA。*1211RCA+AuNPsi…■J__■圓口—困1.4100fM的把DNA在有RCA和AuNPs和有RCA无AuNPs与空白对照的DPV信号对比枉状图Fi1.4marisonofDPVeakcurrensinheabsenceblank化erencef100(Mg-Copptt()andpseo*-化igetwUhRCAwUhoutAuNPsandRCAAuNPs()14 科大淵壬研巧生学位论文3.5实验条件的优化为了获得最佳的分析性能,对实验条件进行了优化。作为民CA启动子的环化模板浓度对传感器的性能有极大的影响。因此,环化模板的浓度最先被优化。随一着环化模板浓度的増加,DPV响应值也逐步增加,在20nM时趋近于个恒定值,因此该浓度被选作环化模板的最优浓度(图1.5A)。民CA的时间同样也是一个重要参数本实验的。当环化模板的浓度为20nM时,RCA信号随着时间的增加而逐步增加,在60分钟时趋近最大值。60分钟被选为RCA的-最优时间(图1.5B)。如图1.5C所示,底物aNP的DPV信号在-i之前增加迅速-mL,而后电化学信号达到平台,因此本实验aNP的最优浓度为'0'.75mgmL〇 ̄ ̄"■iI1I!IT^Z一"'ABC?厂I;^广。."「".f7/■-.I"L,r1I110II20说《51MW2S#MM1M1.4OJU*C'MccitntiM(iM)TiacniR)CneortritiM^MniL}((1-.5■环化模板浓度NP浓困实A条件的优化:A;瓦RCA时间;C.底我a度Fig.1.5DependencesofDPVpeakcurrentsoncircularizationmixtureconceiUration(A),RCA化3-(:1;〇11time(B)(iNPconcen化ationCwhenonetilthe,(),parameerchangeswheothersareundertheirotimalcondiionspt3.6传感器的分析性能3.6.1传巧器的巧巧性在最优的实验条件下,DPV峰电流随着合成的祀DNA浓度的不同而产生的变化见图1.6。由围所示,DPV响应信号随着祀DNA浓度的增大而增大。图1.6的插图展现了在IEDNA浓度为,lOaM到lOpM范围内DPV响应信号与範DNA浓=/><度呈现良好的线性关系。相应的回巧方程是lA0.72+0.14lcfM,相关系(^)g()数为化9972,最低检测限为6.76aM,远低于之前报导的其他检测沙口氏菌的方法51 重庆医科大学巧±研充生学位论文P’W(表1.2)。本传感器的超高灵敏度主要归因于RCA和金纳米探针的双重放大作用。0..1020.3E(V)图.6电化学传感器检测00.01011100101,,.,,,00和100001^耗〇?乂的〇口¥图插图:〇户¥,峰电流与於DNA浓度对数的校准曲线F*i.1.6DPVresonse000化gpto.111100100010000fIVHaietDNAf,,,,roma化.Inset:,,g(g)CaHbrationplotofDPVpeakcurrentvslogari化moftargetDNAconcentration-Theerrorbarsrepresentthestandarddeviationsinthreedifferentmeasurementsforeachconcentration3.6.2传巧强的特异性和重现性为了研究传感器对不同DNA序列的特异性,17,DNA如图.所示用传感器分别检测100fM和10pM的两种不同的寡核昔酸(完全互补的寡核昔酸和非完全互补的寡核昔酸)。完全互补的寡核巧酸的DPV响应值远大于非完全互补的寡核昔酸和空白的响应值。此结果表明,本分析方法能有效地区分不同的DNA序列,表现出很好的选择性。为了评价传感器的重复性,IpM的合成视DNA被检测了5次,相对标准差(RSD)小于5%,这表明本方法有可接受的再现性。16 重庆医科大学硕壬研巧生学位论文-16—1^Complafnent^ ̄£〇mtNon)【emen(■HBlank旺lOpMlOOfM困1.7电化学传感器检測把板每酸序列、非完全互补的寡板普酸序列和空白对照的DPV响应枉状困,各孩背酸的浓度分别为lOOfM和lOpMFig.1.7CompaiisonofDPVpeakcurrentsafterhybridizationwkh10pMand100fMofaretoonuct-tglileoidesnoncomlementarolionucieotidesandblankg,pyg3.7实际样本中沙口巧茜的检測为了评价研制的生物传感器在实际样本检测中的分析性能,培养的沙口氏菌8i,06x被接种到牛奶中浓度从到l〇CFUmI;。将牛奶样品经过预处理后,对每个浓度沙口氏菌所提取的基因组DNA进行PCR。扩增出的PCR产物为75bpDNA条带,琼脂糖凝胶电泳显像后如图18.A所示。由于漠化乙锭(EtBr)对于单链DNA-5i的染色效率很低,所W凝胶电泳不能有效的鉴定低于6xCFl〇UmL的沙口氏菌的PC民扩增产物,。同时本文建立的电化学DNA传感器也被用于分析沙口氏菌8i的变性PCR产物(0到6xl〇CFUmL;)。不同浓度的沙口氏菌的电化学响应值5-i18B1.8Bx见图.。图的插图展现了在沙口氏菌浓度为6到6l〇CFUmL范围内,DPV响应信号与沙口氏菌浓度呈现良好的线性关系,相关系数为化9989。本研巧-建立的传感策略能识别实际牛奶样品中低于i6CFUmL的沙口民菌,这比之前报34-38,道的其他沙口氏菌的检测方法要低得多W](表1.2)。为了验证该传感器在实际样本中的特异性,对四种不同细菌的PCR产物进行了检测。该四种细菌分别为沙口氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌。如图1.8C所示,大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌的电化学响应信号与空17 置庆医科大学棵±研巧生学位论文白响应信号相近,且明思小于沙鬥氏菌的电化学响应信号。这些结果说明本传感器具有很好的特异性。传感器的高灵敏度和高特异性能推动其在实际中的应用。0li,|II:iabcdefghi阳ankabcde8-Axi田1.8()0到6l〇CFUmL沙口氏苗的PCRB产A的电沐巧;()电化学传患巧检测的8-1x巧号柱化巧插困:DPV峰电洗与沙口氏巧浓度对數的枝准曲巧:(C)6l〇cFUmL的沙,口氏巧(a、大巧押苗b、金黄C、d来空白对照(e()色葡巧球巧()肺炎链球菌())*Fi.1.8AGelelectrohoresishotosof500sizemakerMandPCRroducof6x10g()pp咕,ts()p,.7654'2xxxxxiia6xl〇b6l〇c6l〇d6l〇e6xl0f61〇6l〇hiCFUmL(,,),(,,6of)()((),),()化)(),()Salmonella.BDPVakcurrentsresndintoPCRroductsobtainedfromserialdilutions()pepogp8-xiofSalm饥ellain也erangeofOto61〇cpumL.InsetPlotofDPVpeakcurrentvslogarkhmofSalmonellaconcentratioa(C)DPVpeakcurrentsresponding化PCRpro化ctsof*'xmL*610CFUofSalmonellaaE.colib,stahlococcusaureuscStretococcus(),()py().paeumoniaedandblankep()()18 館區科大学社研巧生学俭论文表1.2本方法与其他色报道的沙口氏巧拴測方法的对化Ikble1,2Comparisonbetweentheproposedmetiiodandother巧portedbiosensorsfor化化ctkm彷fe化I''*^Biosens肿PlatformBio-recetorofimmobilizationLX)DLLODCFUmLRef.p()()FluorescenceOlionucleotide3fM302g[]2SPOlionucleotide0.5nMl〇10民g[]^-Mntot><eelasicE2hage510[34巧p]3—-AFl〇化erOpticnt化ody[35]]E—SMOlectrochemicalAnt化ody[1习chro打0anerometf)(^y]-巨lectricalimedanceAntibocfylO36p[]--ScreenprintedcarbonAntibod143[13y]electrode*ElectrochemicalDPV)Olionucleotide6.76aM6This(gsudty4小结一结合滚环扩增和金纳米探针技术,本文建立了种超灵敏和快速检测沙n氏菌的新方法。该放大策略能极大的提高祀DNA检测的灵敏度至6.76aM。同时本方法已成功用于沙口氏菌变性PCR产物的检测,能识别实际牛奶样品中低于6-CFUmLi的沙口氏菌,本文建立的策略能为临床诊断、食品安全、生物威。因此一个简单胁和环境监测等领域病原菌的检测提供、低成本、通用和强有力的工具。19 店科大学巧女研巧生学位论文参考女献*tIPenHShelefLA.Automatedsimultaneousdeectionoflowlevelsof化似切6[]g,I-andS幻//wortc//幻ein技odsJ.nt.J.FoodMicrobiol.2001633:2252.[],,)33(巧WangZtXuH,WuJ,etal.Sensitivedetectionof沉f//wo打e化rwithfluorescentttFood-b11125779ioconuaednanoariclesrobe.Chem.20:784.jgpp阴,,口)se-basedmehodfor-3OlnJE.DNAtsdetectionof仿odbornebacterialathoensJ.[]pg[]Food--Res.Int.20003334:257266.,,()4WHOFoodSafetyandFoodbomeIllness巧B/OL.2011[],],ht巧://www.who.int/MediaCentre/拉ctsheets/fs237/en/.5SdineidADRodriuesKI^ChemelloDetal.EvaluationofanindirectELISA],g,[,*说如幻位!thedetectionof2〇巧6//inchfckenmeatvBraz*J.Microbiol.2006,37:[叮,-%5350.-encl6CiariniBordeCCourtoisSLaScoaB.Nucleicacidsasviabilitmarkersfor,[],y-bacteriadetectiionusinmoleculartoolsJ.FutureMicrobol.2009:464.g[],,)57TrkovM,AvugtinGAnimroved16SrRNAbasedPC民methodfbrthesecific[]gpp-detectioni2003ofSa/zwowe//口enterica.Int.J.FoodMicrobol.8〇:75.[J,67],y)間RodaA,MirasoliM,RodaB,etal.Recentdevelopmentsinrapidmultiplexedbbanalyticalmethodsfbrfoodbornepathogenicbacteriadetection口]?Microchim.Acta--201217812:728.,,()rishnamoorthKGokhaeContractorANov"l民Setal.ellabelfreeDNA口]Ky,,Q,-sensorsbasedonol3,4e化lenedioxthioheneChe肌Commiin.2004,7:()[化,pyyyp-820821.ZhananYRL--10DCietal.Labelfreeandhihsensitivedetectif],Y,ono,Q[ggSausasurceasmonreonance-ssensJlmonellaing色plsDNAbaedbioor[J]..t--Bbechnol.20121604:123128.,,口)IILiebanaSLermoACanr)〇SetaLManetoinununosearationofathoenic[],,y,p5gpgbacteraandectrochemcamatoenoensnofeoube-taedamconileilgnegsig化dlggpli20098-J.nal.Chem.114;58125820.[]A,,()[12]SalamF,To化illIE.DeletionofSalmonellatyphimuriumusingan20 庶医科大学巧古研她学位论文eB2009-lectrochemicalimmunosensorJ.Biosens.ioelectron.24:26302636.[],,巧)1nsoAS-LBra艮Ceta3A仿P红ez6pezFailectroctectonofl.Ehemicaldei[],,,SalmonellausinggoldnanoparticlesU].Biosens.Bioelectron.2013401:,,()-121126.14FireAXuS.RollinrelicationofshortDNAcirclesJ.Proc.Natl.Acad.ScL[],gQp[]-U..S.A19959210:46414645.,,()15SchweitzerBRobertsSGrimwadeB,etal.Multilexedro化inrofilinon[],,pppgsbro-tNat良t200220microarrallincircleanlificak)打?ioechnol.4:yygp[叮,,()-%53巧.t[16]MurakamiTSumaokaJKomiamaM.Sensiiveisothermaldetectionof,,ynucec-acseuencermereneraton-rocrceamicat)打NucecliidqbypigiUingilplifk町liAcidsRes.,2009,巧(3):el9.17LiJSDenChuXetal.Rollincirclearjlificationcombinedwithold[],gT,,gugnanoar-tcareatesforlsenstiveide打tfic汹nuceotidepifeggghighyiikmofsinglelA10827-o:2111lmorhismsJ.nal.Chem.208286.py,,()p[][18]ZhouXM,SuQ,XingD.Anefectrochemiluminescentassayforhigh化nsitivedetectionofmercuryII)basedonisothermalrollincircularanrlificationJ.(g^[]20-AnaLChim.Acta12713:4549.,,SJtItDNAlSchweitzerBWiltshireLamberteal.mmunoassaswihrollincircle^,[,,yg过nlttpification:Aversaileplatformforukrasenshive泣打igendetectionJ.Proc.[]'NtLc-aAcad.Si.U.S.A.20009718:1011310119.,,()口0]Che打gW,YanF,DingL,et过1.Cascadesignalanplificationstrategyforsubatomolarro化indetectionbrollincircleamlificationanduantumdotspygpqJA2010-tain.naLChera828:33373342.ggg[],,()-m21Biumbberotecaadeothmton:iSCuiYYLLDllbeediadscisermalalificaiA[],,ppnove-lstratefbrelfreedetectionofmicroRNAsandalicaton化reagylabi校ppilm-san)eassaAnaLActa20:74:5ly[J],Chi.,1376069.,2uang1^JJhenetaL民oilinchainamUficaionbasedsina^enhancedWu,ZgLgtg[句H,pelectrochemicalaptasensor仿rukrasensitivedetectio打ofochratoxinAP].AnaLChe肌2010-9138522:8421084.,,()21 运科大蜘丈研尴学位论文[23]ChengW,ChenYL,YanF,etal.Ultrasensitivescanometricstrategyfordetectionoforo-matrixmetatenasesusnatnetaedeteAunanoartcerolliighisidiidilbepggppppC471-?heraCommun.20110:28772879.阴,,()[24XuJ,Jian目Y,SuJ,etaLBackroundcurrentreductionandbiobarcode]gg-leanlificationforlabelfreehihlsenstiveelectroctionop,gyihemicaldeftcDJmmun2012427-ahogen:;309331iNA.Chem.Co.831.p[],),(25CaiSSunYHLauCetal.Sensitivechemiluminescenceatasensorbased,[,,]p-a巧stedrecamtnaAtonexonucleaseiclinlificaion.AlChim.ca20131:gpy],76y,-137142.26-iaoF乂LiuJLiFetaLAntibodandDNAduallabeledoldnanoarticles:[]Q,ygpstabandreactvASc2008-1:9412946ilityiityJ.ppLSurf.L,254(02.[],)PenJFenKe-27gNhantatCalchimcarbonateoldnanoclu巧erhbrid[],gLZg,,gysheres-:snthesisandversatilealicationinimmunoassays?ChemEur.J.pypp口],20-1275181:2615268.,()28ZhanDSee-liGDnamicDNAnanotechnolousnstranddislacementg乂gygyig[]pJNt20-reactions.a.Chera113:103113.[],,口)[29]MalornyB,Hoor色rJ,BungeC,etaLMulticentervalidationoftheanalyticalaccuracyof&//WO只e//口PC艮:AwardsaninternationalstandardJ.Al.Environ.[]ppM-icrobol200369l:296.i,)290(30Rah打KDeGrancHsSAClarkeRC,etal.Amlificationofan加vJenese胞iK:e[],,pgqofSiaf/woneW幻typhimuriumbypolymerasechainreactionasaspecificmethodofdcSalmonJM-iQcXxonofella.ol.CellProbe.199264:271279.[],(),[31YuTXChenW,Li,etal.Electrochemicalimmunosensorft?rconetitive],gQpdetectionofneuro打specificenolaseusingfunctionalcarbonnanotubesandgoldT-nanorobe.alanta201293:433438.pW,,M-32irkinCALetsiner艮l^Muck:民CetaLADNAbasedmethodforrationall,,,[]gyas巧mbnnanortcesnorcocmaerature:liailitmacositials?N1996382592gpp口],,巧)-609607.口3]LuoCH,TangH,ChengW,etal.AsensitiveelectrochemicalDNAbiosensorforec-sificdetectionofEnterobacteriaceaebacteriabExonucleaseIllassistedsinalpyg22 医科大学巧古研齡学位论文amtBtr-1lificaionJ.Biosens.ioelecon.201348:13237.p[],,34LiuCC,YeunCYChenPH,etaL舶detectionusin16Sribosomal]g,[gobe-ooarDNA/RNAprgldnanpticlesandlateralflowimmunoassayJ.Food[]〇-16〇120131413:2巧62532.,,()35DuanNWuSJZhuCetaD-l.ualcolorconversionfluoresce打ceand[],,Q,啤atamer-fi-pinctionalizedmanetonanoparticlesbasedbioassayforthesimuhaneousgdetectionofiSa//wo"《//aThimuriumandiSwAy/ococcw五aw化MSJ.AnalChim.yp[]Ac-ta2012723:.16,,36ySLiYQChenHetaLDirectdetectio打of筑3f//?cwe//athimuriumon[]化化yp-eshrosinbasedimne化elasticbsensors.BosensfrduceuhagegioJi.pgp[]-Bioelectron26119.20104:13133.,,()[37]OhkSH,BhimiaAK.Multiplexfiberopticbiosensorfordetectionof1/文化片幻monocytogenesEschetichiacoli07立7.//7andSalmonellaentericafrom,--rea-teatmeatsady)trplesJ.FoodMicrobiol.2013332:166171.[],,()[3糾DevDasRoyChaudhuriC,MajiS,etal.Macroporoussiliconbasedsimpleand*efficienttrappingplat仿rm仿relectricaldetectionof5幻扔lo内e//幻typhimuriumtBtr200924-ahoensJ.iosens.Bioelecon.11:32153222.pg[],,()23 獻臣科大学硕壬研巧生学位论文第二章基于核酸外切巧…辅助循环扩増和错配型茎环催化自组装技术高灵敏和髙特异性检測通用型DNAema ̄本章内容发表于ChlCommunics20155142204222ication:,,1引言实现低丰度DNA的高灵敏和高特异性检测,对临床诊断、基因治疗、基因变wit异W及病原菌检测等领域具有重大意义。在过去几十年中,已有多种技术用于DNA的检测,如DNA微阵列、比色传感器、化学发光传感器、电化学传感器和wti表面等离子共振传感器等。在这些技术中,电化学传感器在检测上不需要昂贵的仪器设备,,具有检测设备小型化、简便快速、灵敏度高和成本低的特点因而w’W引起了人们的浓厚兴姐。11:最近,信号放大策略得到了越来越多的关注,因其能克服传统杂交方法的一放大局限,使检测灵敏度得到进步的提升,。目前杂交链反应链置换扩41516>7[1’][’]nwq增、滚环扩增和酶催化扩增等放大方法己被广泛用于生物分子的检测。在送些方法中,酶的使用,特别是核酸内切酶和核酸外切酶引起了研究者的一一极大兴趣,这特性限制了酶的通用性。。核酸内切酶是种依赖特异性序列的酶'DNA双3-而核酸外切酶m(ExoIII)不需要特定的识别位点,其能识别链的平’DNADNA双3-末端或凹陷端,进而逐步催化去除单核昔酸。此酶对单链和链的i22P,lExoIII可为DNA、RNA和蛋白质的灵敏检测提粘性末端活性很低。因此,2-一326一[]供个通用型的平台。另方面,在过去数年中,茎环催化自组装(CHA)HA是一种无酶扩增技术技术得到了很好的发展。C,在核酸分析的信号放大和转728P,1导方面具有重要作用0CHA反应能对信号产生数百倍的扩增放大。同时,CHAPwzi可W容易地将分析物与黃光、电化学和比色信号等转换结合。尽管CHA有诸多优点,但存在由非特异性CHA产物引起背景信号的问题,这将降低CHA扩增P3’34l方法的特异性,限制其在生物分析中的应用。本研究在CHA茎环结构的呼吸位点中引入错配碱基W降低CHA的背景信号。HA一基于ExoIII辅助循环扩増(ERA)和错配C,首次提出了种高灵敏和特异性检测DNA的新策略。此传感器呈现出优秀的分析性能,能为生物分析、临床诊断、24? 故医科大学巧壬研触学位论文DNA检一个简单而强有力的平台病原菌检测和环境监测等领域的测提供。2实验部分2.1材料和试巧DNA寡聚核巧酸由生工生物工程技术服务有限公司合成和纯化(中国,上海)。--NP它们的序列见表2.1。MCH、STAP、a、BSA和蛙鱼精DNA均购买自西格玛-(0bDNALadderMarker和M奥德里奇公司美国)。ExoIII、2pin旧ESTUniversalGenomicDNAE过rac1;ionKitVe^.5.0均购自宝生物公司(中国大连)。其他的所有试 ̄18MQMilli,MUli剂都是分析纯级别的试剂。所有的水溶液均用超纯水食,Qpore)进行配制。表王1本实拴中合成的寡枝普致序列Table2.1Seuen化Sofheusedolinucleoideqtgots'饼ionucleotideSeuence3gq巧)化b--CareroeSHCHTTTTGAGTAGAGTCTGApp(2)6TaretliltidTATCAGAACCTGTgogonuceoeCTAGTGATTAGCTHaiibe0TTGACCTGrpnro(HO)TAGCTTATCAGACTGATGATGpTACATCTGATAAGCTAATCACTAGHairin防be1HUTCAACATCAGTCTGATAAGCTACCATGTGpp(TAGATAGCTTATCAGACTCTACTCAHairinrobeG2(H2TAAGCTATCTACACATGGTAGCTTATCApp)-bAGAiotinCCATGTGTAGATTT--licleotideCTAGTGATTASinglebasemismatchedogonuGCTTATCATAACCTGT-Twoba-semismatchedolionucleotideCTAGTGATTAACTTATCATAACCTGTg^NoncomlemenolionucleotideTGrCCATAATCTACTCATACAATTCAptaiyg2.2仪器设备本实验的检测仪器是CHI660D电化学工作站(上海辰华仪器有限公司),其,中的H个电极系统包括;拍丝电极为对电极,氯化银电极为参比电极3mm的金-i电极为工作电极ioRadLaboratoresUSA)记录。。凝胶电泳的结果用成像仪(B,2.3探针的制备25 戯医稱大学社研巧生学位论文H监一基于无酶链置换原理的茎环1和是参考我们最近发表的篇文章而设计°‘tW。所有的茎环探针均在95C水浴变性5分钟,接着缓慢冷却至室温,放4C冰箱备用。2.4电化学生物传巧器的制备(1)将裸金电极用化05h!的错粉处理、洗涂后浸入食人鱼溶液中10m,然分钟,巧取出清洗、室温干燥。’(2)将琉基标记的200nM捕获探针滴加于上述电极上,置于4C冰箱中过夜固定。(3)将步骤2中的金电极取出,冲洗,用MCH封闭1小时,再次冲洗金电极,然后用蛙鱼精DNA和2%BSA混合溶液封闭金电极30分钟避免非特异性DNA和酶的吸附。(4)ERA反应体系包括;l^iLHO、l^LExoIII和不同浓度的视DNA,反应OmMTr-的缓冲液为lisHCl缓冲液(pH7.8,lOmMMgCfe,SOmMNaCD。反应°’°37(:05800EIII反应1,37(30体系置于分钟,C1分钟1^灭活xo最后于:复性分钟。(5)在步骤4的ERA反应体系里加入20lLTNaK缓冲液(H7.5,20mMTris,^p140mMNaCl,S.OmMKCD。其中包含10〇1\1出和10〇1^瓜,用(^|启动错配CHA°3730。反应,整个体系置于C反应分钟’(6)将步骤5中的反应体系加到步骤3中的金电极上,37C杂交30分钟,用DEA缓冲液清洗电极。-’i-(7)在步骤6中的电极上加入1.25鸭mL的STAP,置于37C反应30分’i-NP底物溶液中DPV信钟,用DEA缓冲液冲洗后,在1mgmL的a进斤号检测。3结果与讨论3.1电化学传感器的设计巧理21H0、原理图.阐述了通用型DNA的传感检测过程。设计种茎环结构;1-悬挂末端H1和监。H0设计带有3,能避免被ExoIir消化。H1和监是参考我26 重庆医科大学硕±研姓学位论文一P4们最近发表的]篇文章设计的。H0包含两个区域,I个区域与鞭DNA互补,一'另外个区域与H1部分互补。在视DNA存在下-,H0与禪DNA杂交形成带有3'平末端的双链DNA结构-。核酸外切酶III能识别3平末端进而逐步催化去除单核一昔酸,释放出範DNA和输出DNA。释放的视DNA又能进入下个杂交和裂解过程(循环I)。输出DNA能与出结合,打开H1的茎环结构。然后生物素标记的H2与被一1打开的茎环H结合,释放出输出DNA,它能促发下个错配型茎环催化自组装循环和大量H-H21复合物的产生(循环II)。最后,金电极上的捕获DNA-H2复ST-能特异性地与HAP能通过亲和素-1合物杂交。生物素的特异性识别结合一到电极上,导致酶促信号的产生。该双重放大策略能为DNA检测提供种高灵敏和高特异性的新方法。WTMTT/,,,,,…%rmr(^^^"■思TNTTTTTTt3MMIIM川IMIIMM川/IIIOu^DNAV:V\_、B)(JiAM ̄|Captixeprobe21困.电化学传感器检测把DNA的原理Fig.2.1SchematicrepresentationofthedesignedstrategyfortargetDNAdetection3.2探针的设计原理尽管CHA有很多优点,却有背景信号大的不足。当範DNA不存在时CHA循环中H1和H2会非特异性的识别对方,导致背景信号增大。这将降低反应的信噪比,影响实验的分析性能。茎环结构的呼吸位点位于茎部末端。当望环结构呼吸时,结合位点会被无意的打开。即使粗物质不存在,CHA反应也会被引发。为了验证四个呼吸位点对背景信号的的影响,我们在茎环的茎部末端和相邻区域的呼吸位点引入了两个连续的错配碱基(图22,.序列设计用NUPACK)。错配CHA能27 重庆医稱大学硕±研充生学位论文有效地降低背景信号。'3-悬挂末端的长度对Exom的活性有重要影响双链DNA。如23图.所示,’H0和祀DNA的3-悬挂末端长度分别为8和6个碱基,W抵抗ExoIII的消化。基,H023于CHA的反应原理的、和4区是特异性设计的引发CHA反应。如果DNA链的长度过长会引起二级结构,从而导致祀DNA与H0的r区结合困难。因此本文中通用型IEDNA的长度不应过长,但应不少于13个碱基。在不久的将来,本文建立的方法有可能用于临床诊断和治疗、病原体检测和环境监测等领域中DNA或RNA的检测。MUKKaroclirrst巧-,CM^IKstnKtarcat37.0<:'9.香-h。龙"今叫IKmmrriDarMCMtfwttan:tZMkiaVlKerTinwm?rtwsref一MhH2D3M2mWrhStesi、‘-?-*'3!3yZyHDCIIIMM21IW2困2.2CHA的错化位点F.2.2ThefourmismatcighpositionscorrespondtotherevealedinteractionsthatcaniniiatteCHAreactionsbetweenHIandH2ATGtqjG23T〇、'5-TAGCTTATCAGAhoG‘3-GATCACTAATCGAATAGTCTAC?,"C,Aat-5CTAGTGATTAGCTTATCAGA."123c。Taret下gG,j_3图2.3HO和化DNA的设计原理巧护2.3Thedesignprincipleoftar拼tandHO28 重庆医种大学硕壬研巧生学位论文3.3传感器的电化学表征本实验用电化学阻抗法一(EIS)和方波伏安法(SWV)来验证每步的修饰情--3/4况。在EIS中,FeCN被用作氧化还原电位测试探针[()6],阻抗图谱可用来计算电荷转移阻力一(Ret)。如图2.4A,裸金电极(曲线a)阻抗几乎呈条直线,这说明处理后的裸金电极有良好的电子传导特性。当捕获探针自姐装到金电极上后,Ret得到增加(曲线b)。这是由于单链核昔酸带负电荷的稱酸盐骨架阻碍了电子在3-/4’电极和Fe(CN)6溶液中的转移。当用MCH和BSA溶液封闭金电极后,由于这些生物分子能阻碍电子传递,因此Ret明显増加(曲线C)。最后,当封闭后的电极与空白对照反应后,Ret有轻微的增加(曲线d)。而当封闭后的电极与有祀DNA存在的体系反应后,Ret得到极大的增加e)。此(曲线结果说明,当範物质不存在时-,只有少量的H1H2复合物会形成。这也证明本实验引用的错配CHA使背景信号得到了极大降低。同时我们也用SWV进行传感器的表征,结果如图2.4B所示,一一SWV与EIS的结果呈现出良好的致性,证明本实验每步都得到了准确的修饰。2。leo171fi5.。。。!‘A012340.00.10.20.30.4zvKnev困2.4在钦氣化舒溶液中电板的表征西EIS(A)和SWV(B):(a)裸金电板:(b)捕获探针修饰后的电板;(C)MCH和BSA封闲电板后;(d)ERA和错化CHA(无耗DNA);(e)ERA和错配CHA(有托DNA)3-_F/4i.2.4凹SAandSWVgin0.4MKCIcontainin05mMFeCNabaree.lectrode()(巧gt()6灿,captu化DNAmodi打edelectrode(b),captureDNAmodifiedelectrodeaftersealedwUhMCHandBSA(c),afterERAandmismatchedCHAwi化outdandwi化taretDNAe,()g()respectively29 重庆医科大学硕±研巧生学位论文3.4电泳验证和传感器的信号放大效能为了验证ERA和错配CHA能否按预计进行,我们做了聚丙蹄酌胺凝胶电泳(PAGE)实验。女幽2.5A所示,H0和少量祀DNA的混合液显示2个条带(laneO-b),不同于H(laneb)。这归因于HO能与鞭DNA杂交形成1条新条带(HOT一复合物xo山050-T复合物被些残余条带)。当反应体系加入E反应1分钟后,H-取代(,FHH2laneC),这说明ERA反应成功完成。当祀物质不存在时复合物的(-laned)。H2复合物的条带很强(条带很弱然而,当有範物质时,H1lanee)。这些结果说明错配CHA能极大降低CHA的背景信号。本方案中,Exom具有重要的放大作用。500pM的祀DNA在有ERA和CHA存在时比仅有CHA的DPV信号大得多。送是因为ExoIII能辅助循环放大,提高2实验的灵敏度(图.5B)。因此,我们建立的生物传感平台能够特异和高灵敏的检测鞭DNA。AabCdeMB_■执如州*—TB3.IH1W一-—HOTl2.■三-。>pillJ5**+困2laHOlabHO+tHO+tM.(A)PAGE电冰:nea;ne:taielanec;t:aieExollane,g,g,d:HO+Exoin+HI+H2,lanee;HO+target+Exoin+HI+H2和laneM:20bpDNALadderMarker;(B)500pM的耗DNA在有ERA和CHA和仅有CHA与空白对照的DPV信号对比枉状函■+F.2.5AThetiPanalis:laHOlbO+ttaneHO十化tinaveAGEsnea:,ane:Hare^lc:1eg()yg呂ExoIIIlaned;HO+ExoIII+HI+瓜lanee;HO+taret+ExoIII+HI+H2andlaneIVI:,,g20bDNALadderMarker.Hie12%na化redPAGEanalsiswascarriedoutin1Xpy^^TBEVlMg(pH8.0).(B)ComparisonofDPVpeakcurrentsIntheabsence(blank)andtheare-resenceof500MttwhhCHAwi化outERAandERACHAppg()30 重庆医科大学硕±研巧生学位论文3.5实验条件的优化为了获得最佳的分析性能,对实验条件进行了优化。反应的信噪比也被用来EIII评价传感器的分析性能。作为ERA启动子的xo浓度对传感器的性能有极大的影响。因此,Exom的浓度最先被优化。当Exom浓度从0.001U到0.01U时,。0.1信噪比增加明显而从化1U到化02U时,信噪比开始下降。因此00U被选为E一一xoIII的最优浓度(图2.6A)。般实验优化酶量时,都会达到个平台期。由'-悬挂末端的DNA双链于ExoIII有时也会消化单链或有3,且本实验中H0的用,对ExoIII很敏感,因此本实验的酶量过大会导致信号的降低量很化。ERA一的时间同样也是本实验的个重要参数。当目XOIII的浓度为0.01U时,信噪比在105分钟时为最大值。因此1(.B)。,05分钟被选为ERA的最优时间图262H2的比值从4:1到1:比在1:1时达到最大值。如图.6C所示,当H1与4时,信噪11H2反应的最佳比例。图2D显示了CHA反应时间对信噪比的:被选为H1与.6HA影响。如图所示,信噪比在30分钟时达到最大值。因此,30分钟被选为C的最优反应时间。'因'細0..0010.0050.010.0巧002如6090105120',C/ULERAtime/minp,5-C5D‘1.104:12:11:11:21:401530化如RatioofM1化H2Inte巧ctiontime/min困2.6实验条件的优化:丸ExoIII浓度:RERA奸间;仁HI:H2;D.CHA時间F--Ai.2乂Deendencesof化esinaltonokeratioonExoIIIconcentrationERAtimeBgpg(),(),RaHAiiontiDaramerchaneswhilethetioofHI!:〇H2CandCiUeractmewhenonep化g()(),othersareundertheiroptimalconditions3l 里庆医科大学硕壬研触学位论文3.6传巧器的分析性能在最优的实验条件下,DPV峰电流随着合成的鞭DNA浓度的不同而产生的变7。.7A可见化见图2.由图2,DPV响应信号随着餓DNA浓度的増大而増大。图2.7B展现了在祀DNA浓度为100fM到5nM范围内,DPV响应信号与祀DNA浓度呈现良好的线性关系=+化6。相应的回归方程是/山A)1.472xM|gc化,相关系)数为0.9935,最低检测限为92fM,远低于之前报导的基于ERA或CHA的方法(表PS—391402[].2)。与周等人发表的基于CHA和ERA的王作相比,本方法有更高的信噪比。这主要归因于错配CHA的使用和ERA与CHA的先后反应顺序。fAg:P—L ̄ ̄ ̄.J_-.T.0*-.10203.001110100100010000H/VC/pM困2.7(A)电化学传廉器检刑0,0.1,0.5,5,50,500和5000pM权DNA的DPV困;(B)DPV峰电流与耗DNA浓度对數的校准曲线Fig.2.7(A)DPVcurvesresponding化0,化1,0?或5^50,500,5000pM化巧etDNA(fromato.g)(B)quantitativedynamicrangeofthedesinedstrate.Theerrorbarsreresenheggypttstandarddeviationscalculatedfromthreedifferentspots32 重庆医科大学硕壬研巧生学位论文表12本方法与其他已报道的DNA检測方法的对比Table2.2ComparisonbetweentheproposedassayandotherreportedmethodsforDNAdetectionttAnalyicalechniqueS化ategyDe化ctionlimitRe化renceColorimetryERA2.5M35pFluorescenceERA0.3M36pColorimetryCHA1nM37FluorescenceCHA0.2nM38SWVCHA20pM39DPVERAandCHA%fMThiswork为了研究传感器对不同DNA序列的特异性,如图2.8所示,我们用DNA传感器检测500pM的四种不同的寡核昔酸(完全互补的寡核昔酸、单碱基错配的寡核昔酸、两个碱基错配的寡核巧酸和非完全互补的寡核昔酸)。图2.8A展示了DPV峰电流随着DNA序列的不同而产生的变化。图2.8B显示,尽管本策略对单碱基错配的序列有响应,但是响应值明显低于完全互补的序列。两个碱基错配的寡核巧酸和非完全互补的寡核昔酸的DPV响应值非常低,几乎接近空白。此结果表明,本分析方法能有效地区分不同的DNA序列,表现出很好的选择性。为了评价传感器的重复性,100fM和1nM的合成祀DNA被检测了5次,RSD均小于5%,这表明本方法有可接受的稳定性和再现性。4-AA4-B呈0.00.10.20.30.4abodeEN困2.8(A)电化学传感器栓测耗枝苦敵序列、单碱基错化、两个域基错配、非完全互补的寡核皆酸序列和空白对照的DPV困(B);电化学传感器检測把核普酸序列、单碱基错配、两个碱基错配、非完全互补的寡核导驗序列和空白对照的DPV响应柱状困33 I載运稱大学硕壬研触学位论文Fig.2.8(A)TypicalDPVcurvesand(巧DPVpeakcur巧ntsresponding化500pMof化rgete--m--oligonucleotides(a)singlbaseismatchedolionucleotid的btwobasemisina化bed,g(),-olionucleotidescnoncomlementarolionucleotidesdandblankeg(),pyg()()3.7实际样本中DNA的撞測为了评价研制的生物传感器在实际样本检测中的分析性能,将不同浓度的合成祀DNA添加到人正常细胞总DNA和血清样本中。结果如表2.3所示,对于200-iDNA15pgmL的总样品和:稀释血清标本,不同浓度的報分子回收率在%%到105%之间。这表明本传感器对于铅DNA的检测几乎不受复杂基质的干扰,具有很好的应用前景。表13授測标准DNA添如到人类息DNA和血清样本的回收牟miTable2.3HierecoveriesdeterinedusngtheroosedmethodviasikinsntheticDNApppgyin化humantotalDNAandserumsamplesSamleSikinvalueAssaedvalueReroducibilitRecoverppgypyyNo.pMM)%%)()化()(10.500501.3100.0.25.004.942..1988350.0051.253.2102.540.500.482.796.055..005142,0102.9650..0049.561699.1*1-3车6血清样本:洛DNA样本:,*-NA-13fortotalDsamles46化r挑rumsamlesp,p4小结Exo一基于III辅助循环扩増和错配型茎环催化自组装技术,建立了种高灵敏和高特异性检测DNA的新策略。该方法具有较宽的线性范围、高灵敏度和高特异性及重现性,无需PC民扩増和复杂的标记技术。同时此方法己成功应用于人正常细胞总DNA和血清样本中DNA的检测。在不久的将来,本文建立的传感策略有望成为临床诊断和治疗、病原茜检测和环境监测等领域检测DNA的强有力工具。34 献医科大学祗壬研触学位论文参考文献1LiuJWCaoZHLuYFunctionalniK:leicacidsensorsJ.Chem.Rev.2009[],,,[],5-109:19481998.()2WanF,E化azJOrbach民etal.AnplifiedanalysisofDNAbytheautonomous[]g,,assemblofolmersconsistinofDNAzmewiresJ.J.Am.GhentSoc.2011yygy[],,p-1巧43:1714917151.()3LilmentoflliiFHa打XLuSF.DeveoaneectrochemicaDNAbosensorwitha[],tphighsensitivityofbydendriticgoldnanostructuremodifiedelectrodeJ.[]Bbse2619-2G25ns.Bioelectron.20112G5:.,,()巧-4LeeJQCheonKHHuhNaLMicrochbasedonesteDNAextractionandg,,和[]preatilimePC民i打o打echamberforradathoenidentificationJ.LabChi2006ppg[]p,,6-:886895.5SchenaMbatonDDavis民WetaLuantitativemonitorinofeneere巧km,S,[],Qgg带-aternswithacomlementarDNAmicroairaJ.Science1995270467470.:ppyy[],,We-6ZhouZ}(iWZhanYJetal.DNAresonsivedisassemblofAuNP,[],,gpya-Dreates;influenceofnonbaseairedreionsandcolorimetricNAdetectionbgggpgyMa-exonucleaseIIIaidedanlificationJ.J.ter.Chem.B20131:28512858.p[],,[7]Freeman氏LiuXQ,WillnerI.Chemi山minescentandchemiluminescenceresonanceenergytransfer(CRET)detectionofDNA,metalions,anda-teHG-SeZnptamersub巧racoirlexesusinemin/uadri)lexesandCd/S^gQ^-uantumdotsJ.J.Am.Chem.Soc.201113330:1159711604.q[],,()巧]ChengW,ZhangW,YanY氏etaLAnovelelectrochemicalbiosensor仿rulfrasensitiveandspec巧cdetectionofDNAbasedonmolecularbeaconmediatedcircularstranddisplacementandrollingcircleamlificationJ.Biosens.p[]目-ioelectron.201462:274279.,,9hanDCanYRLab--ZYietal.elfreeandhihsensitivedetectionof,,[]g,LQgSasnasmonresonance-sedbosenJlmonellauigasur技ceplDNAbaisorJ..[]BotechnoL20--12812134:123.i,,60()35 肪医科大学硕±研触学位论文0HrAJPkxcoKWetaOtmizatonofaReusabeDNA1CashKJeeeLiil[],g,,p,-dokno-baseutsedelectrochemicalsensorforseuencesecificDNAdetectioninpqpbtoodserumJ-.Anal.Chem.2009812:656661.[,],()[1LuoCHTanH,ChenW,巧al.AsensitiveelectrochemicalDNAbiosensorforU,ggs—ecificdetectio打of幻c/er/幻ce幻ebacteriabyExonucleaseinassistedsignalp-lifibil11anicatonJ,Bsens.Boeectroa20348:13237.p[],,[12]ScriminP,PrinsLJ,Sensingthroughsignalamplification[J].Chem.Soc.Rev.,1-20:444505.14088,lchenXLinYHLi?FetaLAsimleandultrasensitiveelectrochemicalDNA[i,,,pb.Chem.Commun.iosensorbasedonDNAconcatamersJ201147:,,[]2-121181116.[M]HuLH,TanTT,ChenQetalUtoasensitiveelectrochemicaldetectionofBCR/ABLfijsiongenefragmentbasedonpolymeraseassistedmu化扛lication-wicoi)linithuantumdottanJ.Electrochem.Commun.201335:104107.qgqggg,[],[15]GuoQP,YangXH,WangKM,etal.Sensitivefluorescencedetectionofnucleic巧-tmert1acidsbasedonisothermalcircularranddisplacemenpolyizaion化3(:1〇11Jlii20093720.NucecAcds民es.3:e.[],,()[16]MurakamiT,SumaokaJ,KomiyamaM.Sensitiveisothermaldetectionof^nucec-acseuencerimerene-iatonrocrceamcatonNuclecliidqbypgiUingilplifii.i[巧AcidsRes.2009373:el9.,,()17WanYanCYXlligQianYeta.Dualanftedandultrasensitive[],g,g,pe-lectrochemicaldetectionofmutantDNABiomarkersbasedonnucleaseassistedtargetrecyclingandrollincircleamlificationsJ.Biosens.Bioetectron.201455:gp[],,266-271.lZuoXl^XiaFXiaoYetaLSensitiveandselectiveanlifiedfl脱rescenceDNA,,,p[^e-dtectionbasedonexonucleaseinaidedtargetrecyclingJ.J.Am*Chem.Soc.[],2010132-:18161818.,LPWuZtCtt-t19iuiuSeal.ooeraiveanlificaionbasedelecrochemical[],L,QQppsensorfor化ezetomoledetectk)打ofnucleicacidsJ.AnalChem.20138517:p,[],()36 觀医科大学赋研她飾论文8225-8231.20B-i8LiLCuiYY-Exonucleaseassistedcascadedrecclinamlificationfor[],,ygp-Comm2048-labelfreedetectionofDNAJ,Chemun.12:10181020.[],,21XuFCaoAPZhanLF-巧aLRaidandlabelfreemonitorinofexonuclease[]Q,,g,pgI-AllassistedtaretrecclinanlificationJ.nal.Chem.20128424:gyg[],)p,(45-51081081.22LSFZt-trttriuWanCFhanCXeal.Labelfreeandulase打siiveelecochemical[],g,g,de-tectionofnucleicac过sbasedonautocatalyticandexonudeaseinassistedtarget-recyclingstrateJ.Anal.Chem.2013854:22822288.gy[],,()P^Freema打氏LiuX化WillnerI.AmplifiedMul咕lexedanalysisofDNAbytheexonuc-tttattleaseIHcatalyzedregenerab打ofhergeDNAinhepresenceoffunctbnalizedsemiconductoruantumdotsJ.NanoLet.20111:[],1,10)q(44-4461%."Zha打-HLiFeveretal.DNmediatedhomoeneousbindinassasforg,DB,APWQ,ggy-nucleicacidsandroteinsJCRev.20131134:28122841.hetn..p[],,()25ChenCLiBX.Chemiluminescenceresonanceenertransferbiosensinlatform,gyg[]prte-fosispec姐cdeterminationofDNAmethylationandassayofDNAin-m巧hyltrans色化56activityusingexonucleaseassis化dtargetrecyclinganfica-ptionJ.Biosens.Bioelectro化,2014,54:4854.li[]LW拉m-26iuSFanYZhanXetaLHomoeneouselectrochemicalaerbased[],g,gC,gpATPassaywithsignalanplificatkmbyexonucleaseinassistedtargetrecycling[J].ChemC20349335-.ommun.1:22337.,,-27YinPChoalvertetaLbiomolecularselfassembliHMTCC[],,氏yathwa-sJ.Nature2008451:318322.py[],,"mede28化ngYSLiBLMillianJNetaLRealtitectionofisothermal[,,g,]anplificationreactk)打swiththermostablecatalytichairinassemblJ.J.Ampy[]Chem-.Soc.201313520:74307433.,,()[29]LiBLJiang乂Chen义etal.ProbingspatialorganizationofDNAstrands胆ingenz-FreehaJAmmeirinassemblcircuitsJ...ChemSoc.201213434:ypy[],,()37 戯屋科大学巧±研船学位论文918-1311392.30ZhLWan-engAXiJJ巧alEnzmefreesinalatnli巧cationinthe.[],gyp,gDNAztoret-cataJ2012ymesensorviaglyzedhairpinassembly.Chem.Commun.,[],483-1123114.:--31LYHHRMaZeta.TarttreredenzmefreeantoniaouangKleiHficai[],j,gggypstra化gyforsensitivedetectionofmicroRNAintumorcellsandti巧uesJ.Anal[]C6-4604hem.2014869:459.,,()ZhJ-3uangYLaiW,ChenGNetatArollincircleanlificationbasedDNA:Q,gp[^machine仿rmiRNAscreeningCO呼lingcataltichairinassemblywithDNAzmeypyrma-fotk>nJ.Chem*Commun.,201450:29352938.[],[33]JiangYS,BhadraS,UBL,etal.Mismat:chesimprovetheperformanceof-ChemstranddtnucecaccuitsJAnew.2014267islacemenliidcir.g.,1:p[],()-18761879.[34]ZhangY,YanY氏ChenWH,etal.Asin罕leelectrochemicalbiosensorforhighlysensitiveandspecificdetectionofmicroRNAbasedonmismatchedcatalyticJBB20-hairinassembl.iosens.ioelectron.1568:343349.py[],,[35]ZhouWJ,Gong式XiangY,巧aLQuackaticrecyclinganplificationforlabe^fteeandsensitivevisualdetectionofHIVDNAJ.Biosens.Bbelectroa201455:[],,-224220.36aenYCSetaA"StCiZMChYinalanHficabnmetrt,Lin,ldualhod仿he[],gpDNAdetectionbasedonexo打uclea%IIIJ.Biosens.Bioelectron.,2014,61:[]370-373.[37]MaCP,WangWS,LiZX,etaLSimplecolorime任icDNAdetectionbasedonhairpinassemblyreactionandtargel>catalyticcircuitsforsignalamplificationJ.[]204292-Ana:992l.Biochem.1210.,,()[3巧LiHL^,RenJT,LiuYQ,etal.ApplicationofDNAmachineinanplifiedDNA2014-detectionJ.Chem.Commun.,,50:704706.[]Lme-39iBLEllintonADChen义Ral:k)nalmodularadatationofenzyfreeDNA[,,p]gcircuks化mult如ledetectionmethods[J].NucleicAcidsRes.,2011,39(16):el10.38 職医稱大学肥研巧生学位论文40WuHL-vecoiuYanetal.Labelfreeandultrasensitilorimetric[],心WgHY,detect-ionofDNAbasedo打targettriggereduadraticamplificationstrateJ.qgy[]BBt2015-282iosens.ioelecron.66;277.,,39 献医科大学紙研巧生学位论文文献離电化学DNA生物传應器的发展捆要!电化学DNA生物传感器由于具有高灵敏度、便携性和准确性等优点,己在多个领域得到广泛应用。在DNA生物传感器的分支中,电化学方向已有了近兰十年的发展和应用,DNA的嘿岭碱基即鸟嚷岭和腺嘿岭在。当仪器参数为正电位时工作电极产生氧化电流。由于DNA的这种特性,电化学DNA生物传感器己被广泛应用于临床诊断、生物医学、法医学及环境研究等各领域。在过去几年中,随着纳米技术的应用,各种纳米材料己被用来提高生物传感器的灵敏度。对DNA固定策略的清晰认知在传感器的各种应用中是非常有必要的。本文详细阐述了电化学DNA生物传感器的初始发展和现状,W便了解电化学DNA传感器的原理和应用。,DNA,DNA,DNA固定和DNA相关键词:电化学DNA生物传感器损害杂交互作用1引言电化学DNA生物传感器具有能克服其他传感器局限性的潜在优势,如快速响应、高灵敏度、高选择性和实验简便等。它们为毒素、抗癌分子、杂交和生物分一W子等的检测提供了种更优越的方法,DNA。最初用可W固定分子的金属和玻碳电极即可使之成为可能。在DNA的4种碱基中,只有嘿吟碱基的氧化可被电一。化学监测到在伏安测定法中,它们都可在个较小的电位产生氧化。除了伏安测定法,利用氧化还原探针的电化学阻抗法和循环伏安法成为研究工作电极上DNA碱基薄膜形成能力的有力工具W。此外,有研究还证明了嘿吟碱基在电极表W面的氧化变化与氧化还原探针的成膜能力和电子转移特性直接相关。电化学测量所获得的特征峰值可被用来研究DNA链分子之间的相互作用。这篇综述回顾了DNA生物传感器的初始发展和用于提高其灵敏度和选择性的方法,同时也讨论了用于构建电化学DNA生物传感器的多种DNA固定方法。40 献医科大学硕±研巧生学位论文2巧抬发展二十世纪末是生物传感器开发和分歧的初期。送个时期很少有关于用生物传W感器检测DNA的研巧报道。在巧始阶段,生物传感器的最常见应用为利用葡萄糖氧化酶进行电化学检测葡萄糖。这种酶主要与电位和电流分析法共同使用。理一论上,DNA生物传感器可W为生物体基因组内的特定基因提供个异常敏感和高选择性的检测方法。实际上这种性能是通过下技术被建立起来的:使用放射性W标记、非放射性候选包括亲和素/生物素和新颖的酶标记系统来鉴定感兴趣的恃定基因的存在。应该注意的是,所有这些技术均需要专业的实验室来完成。1987MWE年,arkADowns等专注于生产廉价和快速检测的生物系统,其具有高灵敏度、低成本和定量的特性,从而导致采用溶出伏安法的电化学DNA检测的流行。8E[]ecek988,当.化l于1年证明了核酸的电化学行为电化学DNA传感器有了一进步的发展。他展示了核酸是电活性物质,在束电极上能产生良好的伏安峰。核酸修饰的电极可通过将隶电极浸入DNA溶液而简单制备一。该是第支由核酸修一,极大地减少了分析中DNA的用量饰的电极。双螺旋中DNA的个小的损害也,极谱和伏安方法被提出用于核酸的直接定量可被敏感的鉴定出。从那时起、杂交的检测和DNA损伤的评价。在DNA的4种碱基中,只有嘿吟碱基的氧化可被电化学监测到。与喀随碱基一-相比,它们都可在个较小的电位产生氧化。哲基自由基添加到嘿吟中,使C4OH、C5-OH8-0H加合物自由基得到了增长-OHC5-OH加和C。C4和合物自由基经过脱水得到氧化型的嚷吟基团8-OH,其在还原态能重姐嘿吟。C加合物自由基上的18-経基腺嘿岭和甲醜喀晚个电子氧化和1个电子还原分别产生。腺嘿岭的类似反8-4-6■二氨基-5-甲酷嗦巧应产生籍基腺嚷岭和。这些产物在有无氧存在下都能生。-成然而,8経基嚷吟偏好在有氧条件下生成。哲基自由基能使上述DNA生成多91〇[,】种产物。3当下现状目前已有几篇关于固定DNA分子层的电化学生物传感器报道,用于测定与DNA相互作用的电活性和非电活性的化合物,检测DNA的特定序列和监测DNA41 戯医科大学紙研触学位论文W1的完整性。这些发现指导了DNA生物传感器在临床诊断、法医和生物医学中的发展应用。此外,电化学DNA生物传感器为DNA相互作用和DNA损伤的研究一DNA的提供了种新的候选方法。基于诊断试验在很多领域都获得了巨大的发展,tni如遗传学、病理学、犯罪学、药理学、食品安全和法医学等。Pededo和民ivas为了发展基于亲和为结合的生物传感器,研巧了DNA在玻碳13,29[^他电极上的固定性质们发现,电化学预处理、支持的电解质、齿化物、单价阳离子、DNA的长度和组成、固定电位和时间对核酸在碳表面上的电化学反应起着重要的作用。关于单链DNA的相关报道文献比较少。不像双链DNA,来自小牛胸腺的单-DNA链被固定在电极表面用于不同环境污染物的检测,如PCB(聚氯联苯)海合物、莽去津、邻苯二甲酸盐、耕W和PAH(多环芳香控)M。这些研究指出,固定在电极上的单链DNA显示出更高的氧化信号,因为单链DNA的碱基可W自由地与邻近的分子反应。尽管送样,双链DNA仍经常被使用。因为大多数的基因组一是双链,并且这些双链相互作用的结果更容易让人理解,有利于进步的实际应一用。不管如何—,单链DNA在DNA杂交研巧中的作用是独无的。3.1DNA朵交研究3+核酸在玻碳电极氧化表面的固定用co(phen)3作为指示剂。研巧发现,当含有DNA的溶液在玻碳电极表面蒸发至干时,DNA被紧密地吸附在电极上。嵌入剂作为DNA杂交检测的氧化还原标记物是特别令人感兴趣的,因为它们与DNA双螺""。DNA旋中碱基对形成的71堆叠相互作用嵌入剂可与双链发生电子交换,与电极么间进行长距离有效的电子转移,而单链DNA则无此特性。Barton和他的合16作者最先提出W远距离的电子转移作为DNA杂交生物传感器的基础[1亚甲,其中基蓝被用作DNA双链的嵌入剂观测电化学电流。类似的原理,平面芳炫分子、道诺霉素nDNA、漠化乙锭、丫巧染料和蔥醜衍生物亦被用作研巧杂交的指示剂。对DNA碱基对的任何干扰都会影响完美的n堆叠而引起电化学电流的衰减一。这特点使得单碱基错配的检测不需要经过严格的洗緣即可进行。3.2DNA损伤42 誠医科大学社研触学位论文一如前面所讨论的,当DNA遇到种分子损害它的结构时,DNA中嚷岭碱基氧化信号的变化会被检测到。DNA的送种性质为损伤DNA的分子测定提供了方法。DNA在水污染物中的损伤性质,已被用于探索其制备的生物传感器在废水样ig[171WPW、DNA生品、环境污染物芳香赔哺廚污染物等分析中的应用。该物传一Toxrt感器响应预示废水样品中有个或多个分子结合,此方法与ale响应有很好的相关性xalert(To为用于高通量毒性预测的不可缺少的工具)邱等人开发了双酌A自由基的电化学检测方案,是基于双齡A自由基的DNA损伤机制的鸟嘿吟产生的电氧化信号。3.3DNA相互作用与测定DNA相互作用的传统方法相比,电化学DNA生物传感器相互作用的研究近期才起步。最初,DNA相互作用的研究是通过光学和多种生物分析方法达WP成的。Pancky和eetaU叫每流动注射系统与倏逝波生物传感器结合用于典型的相互作用的研究。双链DNA与其他分子相互作用的研究,特别是与药物的关联,在生命科学中具有重大意义。这些研究阐述了许多药物化合物的作用机制,新的DNA-药物生物传感器的设计和体外药物的监测DNA。将固定的与溶液中的分析物相互作用之后进行电化学测定己经成为可能。分析物与DNA相互作用后的电化学信号可为相互作用的机制、复合物形成的性质、结合常数、结合位点的大小和nti自由基在药物相互作用中的用途提供依据。不同分子与DNA的相互作用有多种模式-。这些包括与带负电荷的核酸糖磯酸结构的静电相互作用(通常是非将异性的),碱基对间平面的芳香环体系的相互作用(平面有机分子含有几种芳香稠环常与DNAW插入方式结合,例如柔纽霉素,表阿霉素和放线菌素D)及DNA大小沟的相互作用。小沟结合主要发生在小沟边缘,主要与小分子相结合。由于逸种作用,众多氨键和静电作用力发生在药物和DNA之间(DNA碱基和憐酸骨架,例如:光神霉素)。大分子主要与大沟槽结合。DNA一,DNA大沟结合经由氨键与结合发生并能形成个的H螺旋,如诺氣沙星24[]〇一-DNA相互作用的研究目前己有多种技术用于药物,但没有种技术能独立解决DNA相互作用的问题-DNA的。因此,急需发展新颖和改良的方法来测定药物43 重庆医科大学硕±研巧生学位论文相互作用-DNA相互作用的电化学。对药物研究引起人们的高度关注,也为阐述药-DNA相互作用的机制提供无限可能-DNA物。至今已有多种电极用于药物相互作用的研究,包括玻碳糊电极、金电极、石墨电极、玻碳电极和丝网印刷电极。循环伏安法、、方波伏安法示差脉冲伏安法和计时电位法等电化学技术已被用于药Py-DNA物相互作用的研究。P627道诺霉素]和环丙沙星[]与DNA的相互作用可用DNA修饰的碳电极进行研究一。鸟嘿吟信号的减少被用作相互作用机制的个指示剂。溶液的离子强度与分子的结合力密切相关。研究证实:,环丙沙星与DNA可能有两种不同的结合模式静电力或插入式。相比较插入式结合,静电结合力对药物而言更有意义。而利福NPS1平与单双链DA的相互作用模式是插入式的。3.4DNA在电极上的固定策略DNA最简单的固定方法是将短DNA模板电吸附在工作电极上一,制备个稳一29l[レ/定的生物识别层ッ便进步应用。有1篇应用此技术的报道检测限为25lL。^g最近几年,高度敏感和选择性的DNA生物传感器的发展是研究者关注的焦点。为了实现DNA的高灵敏度检测,不同形态的纳米结构己被用于界面的修饰,旨在增加固定化探针DNA的浓度和提高固定化DNA的电化学信号。用于电极表面修饰PW的纳米材料包括金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、纳米线、碳纳米管和纳米孔等。DNA生物传感器制备的基本原理如图3.1所示。.AAELtd「pmecroc|gSufficemodificationnanotnaienalsolm"(pycumpuailesi,suimi^viep)IjU]Func-tiondliredssdsDNA.amusclfthyDMAheamsermJrsAgp1.J……I31DN困.A生物传惠器制备的基本原理Fig.3.1BasicschemeofDNAbiosensorpreparation44 齡医科大学硕±研巧生学位论文Kelley研究小姐制造了用纳米线和Pd纳米结构修饰的电极,并通过控制DNA探针的方向取得了DNA的髙灵敏检测。此传感器祀DNA的检测限约为1.0P2]冯等人发明的树突状金纳米结构修饰的DNA生物传感器取得了相同的检测限。常和他的同事制造了基于导电聚苯胺纳米管修饰的电化学DNA传感器,此策略获33[1得了低于。-A1fM的检测限通过将敏感的电化学DNA生物传感器和DNAu生一物条形码信号放大技术相组合,DNA的检测限得到了进步的下降28aM)(至twM的检测限pq。用纳米金修饰电极和亚甲基蓝作为电化学指示剂可获得10p。基于渗杂有饱纳米颗粒的碳纳米管修饰的电化学生物传感器,鞭DNA的检测限为PW(U2pM。这些结果表明,界面修饰过程中纳米材料的引入能有效地增大电极的表面积,增强DNA的固定特性。下面我们将为大家列举几种关于DNA固定的最有效策略。>对于使用多壁碳纳米管W提高电化学性能的DNA生物传感器,壳聚糖是最常用的粘合剂。壳聚糖能增强多壁碳纳米管的分散性和生物分子在,使碳纳米管一Wl不同的电极结合的更加紧密。此外,旦与戊二酵交联,固定在碳电极表面的多壁碳纳米管-壳聚糖的化学处理已经被证明极大影响DNA的吸附和电氧3811化。’->-有研究者用乙酸等离子体处理用金修饰的定向碳纳米管,在5端磯酸上通过-COOH基团EDC--二甲--蘭胺形成等离子体诱导,在1(3基氨基丙基)3艺基[口9二亚]碳胺盐酸盐]偶联剂存在下増加传感器的灵敏度和选择性。>琉基盐包被的拍电极制备过程:将琉基盐加入乙酸盐缓冲液和丙丽的混合物中,其后来被烘干,再与硕乙酸赔育和激活水溶性碳水化合物基团W固定DNA[气>将干净的金电极浸入半脫胺溶液中(形成半脫胺/金电极的单层),接着漫入胶IW-DNA固定在体金溶液W将SS胶体金修饰的电极上,形成自狙装模式。中空金纳米球也被用来修饰电极,使电化学DNA生物传感器的杂交检测限达到42Mf1I。用镶作为催化剂,修饰有多壁碳纳米管的金电极也被应用到研究中p。-3--碳纳米管被^乙基(3二甲氨基丙基)碳化二亚胺激活,与带有氨基末端基团的DNA寡核巧酸共价结合时间为12小时W1。方研究组利用MB来检测氧[^化错电极表面发生的杂交情况。所有逸些策咯均需要经化学修饰的DNA序45 軟医科大学硕±研胜学位论文^5""^列(例如硫醇或氨基修饰)和高度专业的设备^4结论碳纳米管作为日益重要的纳米材料的代表,具有独特的几何、机械、电子和化学性能。这些优点使其在电化学检测中受到极大的关注。碳纳米管的吸附性能反映其巨大的比表面积。石墨稀片层结构已经被开发用于延长吸附溶出伏安法对重要分析物的检测范围。由于碳纳米管修饰电极的独特性质,其己经被用于硝基48t]246-王硝。工作电极上纳米结构的修饰可苯类爆炸物,,基甲苯的超痕量测定一个策略或多个组合来构造通过下:直接静电组装、共价连接、聚合物包被、-共同混合、溶胶凝胶和电沉积技术。随着电化学DNA传感器的不断发展,其在临床诊断、食扁安全和环境监测等领域的应用前景会越来越好。46 館医科大学硕丈研胜学位论文参考文献-RamaraR.Nanostructuredmetalarttrttticlemodifiedelecodes仿retecrocaalic[Ujpy-andsensoralicathemLionsJ.J.C.Sc20061186:593600.pp[],,()[2]GayathriSB,KamarajP,ArthanareeswariM,etal.ElectrochemicaldeterminationofbenzenesubstitutedderivativesusingcarbonbasedurineelectrodesthrouhpgelectrochemicalimedancesectroscoJ.Int.J.Electrochem.Sci.2014911:p[],ppy,()6-1136123.口]GayathriSB,KamarajP,ArthanareeswariM.Mu化iwalledcarbonnanotubesbasedpurineelectrodeforelectrochemicaldetectionofbe打zeneanditsderivativesusing-Dillli祗rentaPuseVotammetrJ.IJMCR20142:211217.y,[]5^[4]GayathriSB,KamarajI,ArthanareeswariM,etal.Electrochemicalrac-cha1:erzatonofuanneandbsetiigiguanosineadbiosensorsovermuliwalledcarbonnanotubem〇(Hfiedgraphiteelectrode口?Chem.ScLTrans.,2014,34:]()-14461454.[5]TurnerAPF,KarubeI,WilsonGS.Embiosensors:fundamentalsandapplications[M].OxfordUniv.Press,1987.'ilmanua6ManiatisTFrbchJSarbruckEF.Moecularclonin:alaboratorlM,,,gy[][]NewYorklin;CodSprgHarbor1982.,[7]DownsMEA,WarnerPJ,TurnerAPF.OpticalandelectrochemicaldetectionofDNAJBormtea1166-70.irils9889:.[],),(8PaivetransferslleSekE.Adsortinvotammetr:Determin过tionofnanoram[]p帥pgygquantitiesofDNAimmobilizedattheelectrodesurfeceJ.Anal.良iocheiu,1988,[]-1702:4241.)13(9P-alecekEFrDNAtiliiliidi.omolarorahofomcroanasswthnucecacmodfied[]pgpyy-electrodesJli.Eectroanalyss199681:714.[],,()10DzdaroluMJaruPBrncoiMetaFreeracaeddamaelx)DNAigiiil.di^induc:[],ga,gk,gmechanismsandmeasurementy.Free民adic.Biol.Med.,20023211:],()-11151102.47 動医科大学硕主研触学位论文-1lKamelAHMoreiraFTCDelerueMatosCetal.Elec社ochemicaldetermination[],,,ofantioxidantcapacitiesinflavoredwatersbyuani打ea打dade打inebiose打sorsJ.g[]BBoetec-tron599iosens.i.200824(4:591.,,)[。]BoY,Ya打gH,HuY,etal.AnovelelectrochemicalDNAbiosensorbasedonraheneandollanilinenanowiresJ.Eectrochem.Acta2011566:gppy[],,()2676-2681.13PedanoMLRivasGA.Adsortionandelectrooxidationofnucleicacidsatcarbon[],pnanoC-tubesasteelectrodesJ.Electrochem.ommun.200461:101.,,6p[]()[14]MarrazzaQChianellaI,MasciniM.DisposableDNAelectrochemicalbfosensors-forenvironmentalmonitorinAlChimActa1999387297307.na..:.g阴,,口)15CarbMDMarcelloDPeruniMetaLElectrochemcalDNAosensorfor,M,gi,ibi[]ottJ-lcclicaromatichdrocarbondeecion,Microchim.Acta200834:pyyy[],63,1()-163169.[16]Wo打gELS,MearnsFJ,GoodingJJ.Furtherdevetopmentofanelectrochemicalb-DNAhrilyidizatonbiosensorbasedonongrangeelectrontransferJ,Sens.[]-AttB200511-cuaor.rChem.1112:515521.,,17LucarelliFKicelaAPalchetiIetal.Elec化)chemicalDNAbiosensor仿ranalsis[],,,y-ofwastewatersanlesJ.Bioelectrochem200258:113118.p[],,y)[l^ChitiQMarrazzaQMasciniM.ElectrochemicalDNAbiosensorforenvronmentatrn-monAnaimActa2001427255ilioigJ.l.Ch.,;1164.[],()A-1anJ民ivasQLuoDetalDNmodifiedelectrodeforthede化ctionof[可,,Wg-aromaticaminesJlhem66824.Ana.C.199:43654369.,,()[]20ZhenYYanCPuW-.CarbonnanotubebasedDNAbiosen仿tig,g,sorrmoniorn[]g--im20091611phenolicoll山ants阴.Microch.Acta6:226.p,,(巧[21iuY,FanH,LiuX,etaLElectrochemicaldetectionofDNAdamageinducedby]Qns-ituenerasArasthrouhelectrotJig化dbiphenoldicalgoxidaion.Microchim.[]Acta201071-4-13:%3%9.,,()22PanckPCllHHtyWeeta.巨vanescenfluorobiosensor位rthedetectionof[],polyaromatichydrocarbonbasedonDNAintercalation[J].AppLBiochem.48 載医科大学社研巧生学位论文Bb-technoL1995552:8794.,,()23Do-To-nalBUsluB0浊anSAVoItammetricstudiesontheHIV1inhibitr:.o[]gap,,ydrufevrenz:interactionbetweendsDNAanddruusinelectrochemicalgEiTheggDNAbiosensorandadsorptivestr料pingVOftammetricdeterminatio打o打disposableenctrJBBtr20092482-ilrahiteelecode.iosens.ioelecon.:3582364.pgp[],,()[24]RaufS,NawazH,AkhtarK,etal.Studiesonsildenafilcitrate(Viagra)interac1:ionwilbiiiithDNAusinelectrochemcaDNAosensorJ.Bosens.Boelectron.2007g[],,221171-2477:24.()25RaufSGoodinJJAkhtarK巧alElectrochemicalaroachofanticancer[],g,,pprus-DNA-dginteractionJ.J.Pharm.Biomed.Anal,2005,372:205217.[]()[26]Wa打gJ,Ozso之M,CaiX,etal.Interactionsofant化umordrugdaunomycinwithDNAinsolutionandatthesur拉ce[J].Bioetectrochem.Bioenerg.,1998,45(U:33-40.27NawazHRaufS,AkhtarK,etaL巨lectrochemicalDNAbiosensor仿rthestudof[],y--crofloxacinDNAinteractionJ.Anal.Biochem.20063541:2834.p[],,()'*-ICKMKDNAirousiSTGheihiarava.modifiedcarbonasteelectrodePWG,g,paetotstuofinteractionetwec打艮ifemicinRIF泣ndDi打solutionpplidhedybp)NA(t-andatheelectrodesurfaceJaimBomedAn2004451858.Phi.aL;36:8.[叮,,()2PedanoML民ivasGA.Immobiliza化nofDNAon虹sscarbonelectrodesfor,gy[刊-thedevelomentofaffinitybiosensors?Biosens.Bioelectron.2003,183:p口],口)269-277.[30]GoyalRN,BishnoiS.Surfacemodificationinelectroanalysis:Past,presentandJ--future.Indian.J.Chenx201251A2:205225.[],,^)3GasaracTaftBJLa-DMtUttrtt氏ierreevlinAeal.lrasensitiveelecocaalic[Up,p,yDNA-t-trJJACdetectionattwoandhreedimensionalnanoelecodes,.m.hetn.Soc,[],200470-1227112639:122.,()32LiFHanXLiuS.DevelopmentofanelectrochemicalDNAbiosensorwbhahigh[],,sensitivitof£MbydendriticoldnanostructuremcxUfiedelectrodeJ.Biosens.yg[]Bbe262619-lectron20115:2625.,,()49 賊医稱大学赋研猶学位论文3ChangHYuanY,ShiN,etal?巨lectrochemicalDNAbiosensorbasedon[引,conductnoannenano-ililitubearraJAnalCem2007791:5115115gpyy..h.31.,,[]()[34]HuK,LanD,LiX,幻al.ElectrochemicalDNAbiosensorbasedo打nanoporouso-ubrgldelectrodeandmultifunctionalencodedDNAAiobacodesJ.Anal.[]em8023-Ch2008:91249130.,,()[35]LiuS,LiY,LiJ,etal.EnhancementofDNAimmobilizationandhybridizationonoldelectrodemocHfiedbnanooldareatesJBiosensBioetetr..con.2005gygggg[],,-215:789795.()36ZhangZFa打HZhaoKetal.ElectrochemicalDNAbiosensorsbasedon[],,,palladium打anoparticlescombinedwithcarbonnanotubes[J].Electroanalysis,2008,-202:131136().[37]WuS,GuXQ,LiJM,etal.Areagentlessan5)erometricimmu打ose打sorbasedon*nano-auandcarbonnanotubes仿rdetectbaofahafetorotenJAfiJbpi...[]-BiotechnoL201110408961.:7790,,()3BolloSFerrera艮ivasGA.Elect阳oxidationofDNAatlasscarbon,yNF[巧,gyelectrodesmodi巧edwkhmultiwallcarbonnanotubesdispersedinchitosanJ.[]E--lectroanalsis20071978833840:.y,(),39HeDa-iL.AlinedcarbonnanotubeDNAelectrochemicalsensorsJ.Chem.[]g[]Commun20043-:348349..,,[40]MoserI,SchaUchammerT,PittnerF,etal.Surfecetechniques仿ranB-electrochemicalDNAbiosensorJ.iosens?艮ioelectron.199712:.[],729737,巧)-4CaiHuCePetal.CoUoidAuenhancedDNAimmobilization仿rthe,X,H,[Ue-lectrochemicaldetectb打ofsequencespecificDNAJ.J.Electroanal.Ctem[],2001510-85:78.,42LiuSLiuJ,HanX,etal.ElectrochemicalDNAbiosensorfebricationwithhollow[],goldnanospheresmodifiedelectrodeanditse打hancementinDNAimmobilizationtonJBosensBoeectron2010257-andhbr:16401645idizai[],i.il.y,,()4?SanSePJtDNA-;WanGWllineal.biosensorsbasedonselfassembled[]gg氏,carbon-nanotubesJ.Biochem.Biohs.Res.Commun.20043254:144.[]py,,33137()50 輸医科大学硕壬研胜学位论文[44]ZhuN,ZhangA,WangQ,etal.ElectrochemicaldetectionofDNAhybridizationus-ingmethyleneblueandetectrodeoskedzirconiathinfilms0打goldelectrodesp-JAnaLChim.Acta20045102:163168,.[],,()45LiJLiuLiuYJetalDNAbibir].ose打sorasedonchtosan打Imdoedwithcabon[,Q,,pnano-tubesJ,AnaLBiochem.20051:1014.[,,34671]()L---46iuYWeiW.LaerbylaerassembledDNAfunctionalizedsinlewalledcarbon[],yygnanotubehybridsforarsenic(III)detectionJ.Electrochem.Commun.,2008[],10672-:8875.()[47]ZMngYZ,WangJ,XuML.AsensitiveDNAbiosensorfebricatedwithgoldnanoar-tcs/oaninobenzoicaca打otubeJpiteplypiid/crbonnasmodifiedelectrode.()[]Co-lloidsSur£R2010751:118.,,()79548JHocevarSBOo防vcBt-Wan.Carbo打打anoubemodifiedasscarbon[],,lgggyelectrodeforadsortive巧riinVOkammetricdeletionofutratracevesof24pppgllel,,--6triitrotolueneJ.Electrochem.Commun.2004621761n]:7乂[,,()51 医献学顶:b研她学位论文致谢时光如白狗过隙,我的硕±研究生生涯即将步入尾声。谨向所有关也和帮助过我的人表示最真擎的谢意!衷也感谢我的导师下世家教授。H年来,下老师在我的课题选题、完成到论、血文写作中倾注了大量的屯。我获得的点滴成果都离不开下老师的帮助和支持。T老师思想眷智、治学严谨、学识渊博,不仅在学术上常给予我指导,在生活上也时常给予我无微不至的关怀。下老师教会了我很多为人处事的道理,是我人生的榜样!。在此再次向恩师致W诚挈的谢意和崇高的敬意深深感谢颜玉蓉老师对我的关也和帮助。颜老师时常在学业上给予我指导,在生活中更是对我多加关怀和帮助。再次向颜老师表达我诚擎的谢意!特别感谢程伟师兄对本谏题的帮助和指导!程伟师兄为我解答了很多实验上的疑惑,使我的实验能够顺利完成。感谢师姐赵丹、李她慧、窗晓娟、李丹丹和师兄张伟、许永杰对我的关怀与=帮助。特别感谢这年来与我互勉互励,帮助与支持我的同口申波、雷品华和董芳、。感谢师弟张哗李胜强和师妹了小娟对我的大力帮助。感谢重庆医科大学检验医学院对我多年的培养!感谢检验医学院的所有老师和同学!感谢国家自然科学基金(21075141和81371904)对本课题的支持。感谢我的家人给予我的巨大支持和理解。正是因为有家人的爱,我才有了今天的成绩。感谢所有未提及的曾经关也我,,同学和朋友们支持我的老师。52 獻医科大学硕主研巧生学位论文巧读硕±期间撰写的文章目录1DanZhuYuroneoShenWe.Ya化PinhuaLiiChenua打xianJaShiia,gB^换H^gjD*ing.Anovelelectrochemicalsensingstra把fbrraidandultrasensitivegyp斯-detectionoftDNA.//wowe//obyrollingcircleamlificaionandAuNPsrobepp…Ana-l.Chim.Acta2014;4450.IF:4.517,846,()W*2.WeiCheng,eiZhang,YurongYan,BoShen,DanZhu,PinhuaLei,ShijiaDing.Anovelelectrochemicalbiosensor拉rultrasensitiveandsecificde化ctionofDNApbasedonmolecularbeaconmedia化dcircularstranddisplacementandrollingcircleamcatonJBosenBoeectron2014-:IF451plifii.is.il.62274279.:6.)[],,(*3.簡晓娟,黄平,陈进,赵丹,朱丹,T世家.反相高效液相色谱法同时测定肝-J20-癌相关酪氨酸.重14391:17181722.缴氨酸对映体[]庆医科大学学报,,(巧4.Ghenyang了ao,Yuro打gYanijHmyiang,DanZhu,WeiGhe打g,Hua打gxianJu^Sh^ia*Ding.AnewmodeforhighlysensitiveandspecificdetectionofDNAbasedon-texonuclifitleaseIHassisedtaretrecclinamcaionandmisma化hedcataticgygplyha-irinassemblJ.Chem.Commun.201551:42204222.IF:6.718py,[],()5.PinhuaLei,HuaTang,ShijiaDing,XiaojuanDing,DanZhu,BoShen,Quan*ChenYuronYan.DetermnatonoftheinvAeneofamoneausnsurceg,giiSllligfeglasmonresonanceawtstretavnatameramcatMptongihpidipplifiionJ.icrochim,[]Acta20151821-2-:289296IF:3719:..,(),()53

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