碳纳米管阵列修饰的电化学DNA传感器用于多药耐药基因的检测

发布时间：2018-03-12 12:54

本文选题：电化学DNA生物传感器　切入点：碳纳米管阵列　出处：《福建医科大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,恶性肿瘤已成为严重威胁我国居民生命健康的疾病,除手术外,化疗是恶性肿瘤综合治疗的重要手段之一。但是由于肿瘤细胞对化疗药物的多药耐药性(Multi-drug Resistance,MDR),往往导致治疗的失败。MDR现象产生的主要原因是MDR1基因的过度表达,因此,快速准确地检测MDR1基因对于肿瘤的临床治疗及预后监测具有重要的意义。电化学DNA生物传感器作为基因检测的一种新方法,由于其高灵敏度,强特异性及快速响应等特点,已被广泛应用于基础医学和临床诊断的研究领域。而纳米材料由于其特殊结构和性质,已被广泛应用于电化学传感器的构建中。因此,本文充分结合了电化学DNA生物传感技术以及纳米自组装技术,构建了基于自组装碳纳米管阵列修饰的电化学传感器界面,用于MDR1基因的快速灵敏检测。其主要内容包含如下三个部分:第一部分:MWCNTs阵列修饰电化学传感器用于MDR1基因检测的研究本部分在金电极表面构建了具有针插结构的多壁碳纳米管(MWCNTs)阵列的传感界面用于MDR1基因的检测。将金电极与巯基乙胺通过Au-S键连接,使金电极表面修饰上氨基,进而将羧基化的MWCNTs通过酰胺键连接在金电极表面上,形成自组装MWCNTs阵列电极。利用氨基修饰的捕获探针DNA(ssDNA)与MWCNTs的羧基发生反应,即可将探针负载在修饰电极上。以六氨合钌(RuHex)为信号指示剂,通过计时电量法,检测杂交前后与DNA骨架中带负电的磷酸基团结合的RuHex产生的电化学信号差异。实验结果表明,该传感器具有良好的稳定性和重现性,MWCNTs阵列的构建,能显著增大电极的有效面积,加快电极表面的电子传导速率,达到信号放大的目的。经过实验条件优化,测定DNA的浓度线性范围为1.0×10-12mol/L~1.0×10-8mol/L,检测限为6.4×10-13mol/L(S/N=3),且该传感器还具有良好的特异性,可以实现对MDR1基因定性定量的测定。第二部分:MWCNTs阵列-PDDA-AuNPs多层膜修饰电化学传感器用于MDR1基因检测的研究本部分以第一部分所构建的自组装碳纳米管阵列为基础,利用静电自组装技术,用带正电荷的阳离子型聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)将带负电荷的MWCNTs阵列和金纳米粒子(AuNPs)通过静电作用力连接起来,在金电极表面构建均一、稳定的MWCNTs阵列-PDDA-AuNPs多层膜。由于静电作用力远大于分子间作用力,该多层膜具有良好的稳定性。通过Au-S键,可将巯基修饰的捕获探针DNA固定到AuNPs上,构建电化学DNA传感器,用于MDR1基因的检测。该传感器具有良好的稳定性和重现性,DNA杂交信号可通过MWCNTs表面吸附的AuNPs而被进一步放大,在优化后的实验条件下,该传感器测定DNA的浓度线性范围为5.0×10-13 mol/L~1.0×10-8 mol/L,检测限为9.4×10-14 mol/L(S/N=3),表现出良好的选择性和高灵敏度,且该传感器用于血清模拟样品的检测,具有良好的抗干扰性,将有可能应用于实际样品中。第三部分:MWCNTs阵列-rGO-AuNPs修饰电化学传感器用于MDR1基因检测的研究本部分同样以第一部分所构建的自组装碳纳米管阵列为基础,通过滴涂法,在MWCNTs阵列上进一步修饰上还原氧化石墨烯-金纳米粒子(rGO-AuNPs)复合材料,并将巯基修饰的捕获探针DNA固定到AuNPs上,构成具有三维结构的MWCNTs阵列-rGO-AuNPs电化学传感器,用于MDR1基因的检测。实验结果表明,合成的纳米复合材料稳定性良好,该传感界面通过MWCNTs和rGO及AuNPs之间的协同作用,达到信号放大的目的,具有电极活性面积大、电荷转移电阻小等优点,在最优实验条件下,检测目标DNA的线性范围为1.0×10-12 mol/L~1.0×10-8mol/L,检测限为3.5×10-13 mol/L(S/N=3)。
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【学位授予单位】：福建医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R440

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