基于納米粒子及核酸內(nèi)切酶的DNA生物傳感器及邏輯門的研究.pdf

1、DNA的一個重要特性是DNA鏈可以通過堿基互補(bǔ)配對作用形成雜合的雙鏈雙螺旋結(jié)構(gòu),而且配對具有高度的特異性。這種特異性作用是DNA可用于構(gòu)建生物傳感器及邏輯門的基礎(chǔ)之一。本文基于二氧化鈰納米粒子能夠增強(qiáng)魯米諾一過氧化氫體系的化學(xué)發(fā)光原理,構(gòu)建DNA生物傳感器,用于檢測血清中的蛋白質(zhì)凝血酶:金屬離子Hg2+與Ag+分別可以結(jié)合DNA鏈中的兩個T堿基與C堿基而形成穩(wěn)定的T-Hg2+-T堿基對與C-Ag+-C堿基對,從而誘導(dǎo)DNA發(fā)生變構(gòu)現(xiàn)象,

2、構(gòu)建DNA邏輯門;進(jìn)一步利用核酸內(nèi)切酶對特定位點(diǎn)的限制性內(nèi)切原理,將核酸內(nèi)切酶參與的循環(huán)放大與DNA邏輯門相結(jié)合,提高了DNA邏輯門的靈敏度。本論文共分為五章:
　　 第一章,概述了DNA生物傳感器的組成與分類、典型幾種納米粒子的應(yīng)用前景、核酸內(nèi)切酶的簡介及作用并簡單介紹了DNA邏輯門。
　　 第二章,研究了以磁珠為基體,并利用了金納米粒子信號放大技術(shù)和二氧化鈰納米粒子對魯米諾-過氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的增強(qiáng)作用。首先優(yōu)化條

3、件合成實(shí)驗(yàn)所需的二氧化鈰納米粒子,其次是利用納米金發(fā)大技術(shù),合成生物條形碼即在金納米粒子上修飾報告探針S2與連有二氧化鈰納米粒子的信號探針S3,此結(jié)構(gòu)中的S2與磁珠上修飾的凝血酶適體SI1過堿基互補(bǔ)雜交,當(dāng)加入凝血酶后,由于凝血酶與其適體S1特異性結(jié)合,釋放出含有二氧化鈰納米粒子的生物條形碼,從而增強(qiáng)魯米諾和雙氧水體系的化學(xué)發(fā)光信號。通過上述方法凝血酶含量的檢測范圍是1.0×10-11 M到1.0×10-9M,檢測限為6.2×10-12

4、 M。
　　 第三章,研究了以金電極為基體電極,合成羧基聯(lián)吡啶釕為電致化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物,并通過Ru(bpy)2(dcbpy)-ssDNA修飾到金電極上,因金屬離子Hg2+與Ag+分別可以結(jié)合DNA雙鏈中的兩個T堿基與C堿基而形成穩(wěn)定的T-Hg2+-T堿基對與C-Ag+-C堿基對,即堿基T與T間,C與C間互補(bǔ)配對,能夠誘導(dǎo)DNA發(fā)生變構(gòu)現(xiàn)象,從而引起電化學(xué)發(fā)光信號的強(qiáng)弱變化,完成對DNA邏輯門的構(gòu)建。對金屬離子Hg2+的濃度的檢測范

5、圍是5×10-5M到1.2×10-3 M,并且5×10-5 M到5×10-4 M內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,對于Ag+的檢測范圍是1×104 M到2×10-3M,并且在1×10-4 M到9×10-4 M內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。并且該邏輯門體系對其他金屬離子有良好的選擇性。
　　 第四章,研究了核酸內(nèi)切酶參與的信號放大與三輸入條件相結(jié)合的DNA邏輯門體系。作為輸入條件的三段DNA片段a,b,c只有同時存在并且濃度均高于2.0×10-11的條件

6、下,通過雜交作用的DNA雜交環(huán)S1-S2會開環(huán)成S1-a-b與S2-c兩部分,前者會與在金電極上修飾有電致化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物聯(lián)吡啶釕的DNA探針S3再次雜交,同時使本身為發(fā)卡的S3直立起來,標(biāo)記物聯(lián)吡啶釕會隨之遠(yuǎn)離金電極表面,在電致化學(xué)發(fā)光檢測中表現(xiàn)為信號減弱,此過程在DNA內(nèi)切酶與聚合酶等的作用下會不斷循環(huán),得出對于輸入條件DNA的濃度在1.0×10-12 M至1.0×10-10 M范圍內(nèi)成良好的線性關(guān)系,其檢測限為4.0×10-13M。