基于纳米粒子的新型DNA电化学生物传感器研究.doc

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1、基于纳米粒子的新型DNA电化学生物传感器研究基于纳米粒子的新型DNA电化学生物传感器研究【摘要】：随着基因结构与基因功能研究的不断深入，特别是“人类基因组项目”的快速进展，已迅速推动人类疾病的DNA诊断及基因治疗的研究，发现及鉴定了大量致病基因。由于基因DNA分子序列中微小改变，导致基因突变及多态性，如一个或几个核苷酸的取代、缺失或插入DNA序列，就会导致遗传性状的改变或各种疾病的出现。因此，通过对人体的血液、组织、体液等样品中特定DNA序列的测定，可用来确证感染疾病的根源。通过检测与疾病有关的基因变异，将对基因筛选、药物的研制与开发、食品及环境污染的控制和在分

2、子水平上对遗传疾病进行诊断和治疗产生十分深远的意义。传统的DNA杂交分析以放射性同位素作标记，通过放射自显影进行测定。这种方法虽然灵敏度高，但由于使用放射性同位素，操作又费时费力，自20世纪80年代以来已逐渐被一些非放射性标记的其他方法如荧光法、化学发光法、电化学法等所取代。其中利用电化学原理检测基因的DNA电化学生物传感器是一种新的基因检测技术。与传统的同位素标记DNA技术方法相比，它具有快速、灵敏、操作简便、无污染的特点，不仅具有分子识别功能，而且还有无可比拟的分离纯化基因的功能，因此，在分子生物学和生物医学工程领域中有着很大的实际意义。纳米技术的出现为纳米

3、材料在分析化学领域的发展和应用开辟了新的思路。纳米颗粒的比表面积大、表面反应活性高、催化效率高、吸附能力强等优异性质，为生物医学研究提供了新的研究途径，同时也推动了化学和生物传感器的迅速发展。纳米粒子的独特性质与生物分子杂交反应的特异性和电摘要化学检测方法的高灵敏性相结合，使其应用范围更加广阔(例如纳米生物电子)。纳米粒子与生物分子连接用于DNA疾病的诊断，对生物分析化学将产生巨大的影响。本论文的目的就是研究基于纳米粒子的新型电化学DNA生物传感器。利用无机半导体量子点标记、纳米粒子修饰电极、磁性粒子(分离)等。这些基于纳米粒子的放大或其它各种放大过程使检测达到

4、很高的灵敏度。论文主要内容如下:第一章绪论首先系统介绍了DNA生物传感器及其研究，进展。介绍了DNA生物传感器的原理(包括DNA探针及其分子识别原理和DNA在固体基质表面的固定化)和分类(包括电化学DNA生物传感器，压电1)NA生物传感器及光学DNA生物传感器)，其中着重介绍了电化学DNA生物传感器的原理和研究进展，叙述了DNA电化学传感器在基因检测等方面的应用，对今后的发展方向和趋势进行了展望。接着介绍了纳米团簇在分析化学中的一系列应用。最后阐述了本论文的目的和意义，指出论文的创新之处及主要研究内容。第二章基于co(bpy扩气5102纳米颗粒标记DN声‘电化学

5、传感器研究co(bP力33+具有良好的电化学活性，但不能直接与DNA分子连接。本文利用反相微乳液技术将co(bp刃33+掺杂在510:纳米颗粒中，作为DNA的标记物。在纳米颗粒经表面引入氨基，然后以戊二醛为交联试剂，将co(bPy)尹间接标记在单链DNA上，制得co(bPy)户标记的ssDNA探针。该探针与固定在玻碳电极表面的待测单链DNA杂交后，只有互补的序列能与co(bpy)33+标记的DNA探针形成双链DNA，给出明显的电化学响应，非互补序列和三碱基错配的序列没有响应。由于510:纳米颗粒中含有大量的c。(bpy)33+分子，使分析的灵敏度大大提高，对互补

6、序列的检测限为2.0、10一，“mol几。摘要第三章基于硫化锡纳米颗粒标记DNA电化学传感器研究在水溶液中合成了表面具有自由梭基的硫化福(Cds)纳米团簇，在偶联活化剂乙基一(3一二甲基丙基)碳二亚胺盐酸盐.(EDAC)的存在下，将其标记于人工合成的5’端氨基修饰的寡聚核普酸(ODN)片段上，制备成CdS纳米团簇标记DNA探针。该DNA探针具有良好的稳定性、选择性和很高的灵敏度。在一定的条件下，该探针与固定在玻碳电极表面的SSDNA序列进行杂交反应。将双链DNA上的CdS纳米团簇用酸溶解后，在溶液中释放出大量Cd(II)，然后利用灵敏度极高的阳极溶出示差脉冲伏安

7、法(ASDPV)测定杂交后溶出的Cd(II)离子的电化学信号，从而实现对目标DNA的识别和定量检测。实验结果表明，该DNA探针能很好的识别互补序列、非互补序列和三碱基错配序列，对完全互补序列的检测限达0.2pmol几。第四章基于硫化铅纳米颗粒标记DNA电化学传感器研究以琉基乙酸(RSH)为稳定剂，首先在水溶液中直接合成了硫化铅(Pbs)纳米颗粒。然后以乙基一(3一二甲基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDAC)为偶联活化剂，将其标记于人工合成的5’端氨基修饰的寡聚核昔酸(ODN)片段上，制备成PbS纳米颗粒标记DNA探针。在一定的条件下，使其与固定在玻碳电极表面的sSDN

8、A序列进行杂交反应。最后