基于鈀膜的電化學(xué)pH調(diào)控新方法及電化學(xué)驅(qū)動DNA酸-堿PCR的前期研究.pdf

1、pH是日常生活和生產(chǎn)、化學(xué)和生物體系中廣泛涉及的參數(shù)之一。溶液環(huán)境的pH值控制著許多的化學(xué)和生命過程。分子機械性能的改變，納米粒子及高聚電解質(zhì)靜電組裝，分子表面自組裝等都與pH密切相關(guān)；在生命科學(xué)領(lǐng)域中，作為生物活性催化劑的酶，只有在各自的最適pH下才能表現(xiàn)出較高的催化活性；作為日常生物生命反應(yīng)場所的體液環(huán)境與細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，其pH值也有非常嚴(yán)格的控制；而作為生命遺傳信息載體的DNA，其構(gòu)型構(gòu)象變化、基因表達(dá)等都受其環(huán)境pH值的影響。因此，

2、長期以來，科學(xué)家們對建立和發(fā)展pH值的檢測與調(diào)控方法投注了極大的熱情和努力。然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)報道的各種pH調(diào)控方法都存在各自的不足之處，缺少一種不引起溶液總體積改變，不引入副反應(yīng)雜離子、快速且大幅度調(diào)控溶液pH值的pH調(diào)控方法。
　　 基于此，本課題組王永春師兄的博士論文首先提出了一種基于透氫導(dǎo)電薄膜與雙室串聯(lián)電解池構(gòu)型的原位電化學(xué)pH調(diào)控方法，并進行了大量的前期實驗。該方法特別適用于需實時改變?nèi)芤簆H值的各種研究與應(yīng)用。本論文的

3、重點在于：共同完善基于該原理的電化學(xué)pH調(diào)控的實驗平臺，具體實現(xiàn)電化學(xué)pH調(diào)控并應(yīng)用于DNA酸堿變性復(fù)性的初步研究；同時，進一步完善串聯(lián)雙室電解池，減小溶液層厚度以減輕擴散對傳質(zhì)的影響，并使其滿足與其他諸如熒光光譜等對生物樣品損害較小的檢測技術(shù)聯(lián)用；最后，初步嘗試基于電化學(xué)驅(qū)動下DNA酸-堿變性-復(fù)性過程的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction， PCR)研究。具體內(nèi)容如下：
　　 (1)完善了基于透

4、氫導(dǎo)電薄膜與雙室串聯(lián)電解池構(gòu)型的原位電化學(xué)pH調(diào)控方法的實驗平臺，摸索條件，使其能構(gòu)實現(xiàn)在短時間內(nèi)快速、實時、大范圍和循環(huán)調(diào)變?nèi)芤簶悠穚H值。從近中性pH值開始，pH調(diào)控范圍可達(dá)±4～5個單位。
　　 (2)建立了電化學(xué)pH調(diào)控-UV光譜檢測聯(lián)用平臺，并將該平臺應(yīng)用到DNA酸-堿變性-復(fù)性過程的研究。研究表明，溶液pH值在5.4～11.4范圍內(nèi)的原位周期性調(diào)節(jié)可驅(qū)動290bp DNA的酸-堿變性-復(fù)性過程，紫外吸收光譜在260n

5、m的特征吸收峰發(fā)生相應(yīng)的周期性漲落。
　　 (3)在以上的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了立式串聯(lián)雙室電解池，以實現(xiàn)在不引入外界強制對流措施的情況下，減小工作室溶液pH達(dá)到均一狀態(tài)所用時間，并且該構(gòu)型將有可能應(yīng)用于與熒光光譜檢測技術(shù)聯(lián)用。
　　 (4)在所建立的電化學(xué)pH循環(huán)調(diào)控方法及DNA酸-堿變性-復(fù)性的基礎(chǔ)上，為嘗試電化學(xué)酸-堿PCR的設(shè)想進行了Taq酶的堿耐受性及電化學(xué)耐受性實驗。研究結(jié)果表明，Taq酶可經(jīng)受11.5的堿性環(huán)境；而