基于氧化石墨烯的光学生物传感新方法研究

发布时间：2018-04-14 03:29

  本文选题：光学生物传感 + 氧化石墨烯　； 参考：《湖南大学》2015年硕士论文

【摘要】：生物传感方法具有灵敏度和准确度高、选择性好和响应速度快等优点,为生命科学研究提供了新的思路和技术支持,在生物、医学和环境监测等方面具有非常大的潜在应用价值。而光学生物传感器由于其具有响应速度快和易于实现的优点,被广泛应用于小分子、DNA和蛋白质的检测中。氧化石墨烯(GO)表面具有羟基和羧基等含氧基团,在水中有较好的分散性,并可以通过共价交联结合其他生物分子或者对其进行功能化修饰。另外,GO还具有对荧光团的猝灭能力,这种猝灭能力优于其他同类纳米材料,这一光学性能使其成为近十年在荧光传感方面最常用到的纳米材料之一。这类传感器主要利用GO对荧光团标记的单双链DNA吸附能力不同导致的荧光猝灭效率不同来设计实验,从而实现对目标物的检测。本论文结合了氧化石墨烯,发展了两种用于小分子、DNA和酶的分析检测的新型光学传感方法,并验证了这些方法的可行性和实际应用能力。具体内容如下:在第2章中,我们发展了一种新型的免标记的基于石墨烯-血红素纳米片(GHs)用于DNA和小分子实验的比色传感方法。纳米片通过简单的湿化学法合成,并且同时拥有石墨烯和血红素的优良性质。当与单链DNA混合时,在有2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)和双氧水(H2O2)的存在下该纳米片具有增强的催化活性。相比之下,与双链DNA混合时催化活性较低。基于这一性质,我们提出了一种新的通用的免标记的比色方法。DNA和可卡因被作为模型来研究,无目标物存在时,GHs催化活性较高,信号值较高;存在目标物时,探针和目标物形成刚性结构远离GHs表面,催化活性降低,信号值较低,利用信号减弱的方式实现对目标物的检测。该策略与传统方法比较具有免标记、操作简单和费用低等优点,有潜力成为一个通用的平台来检测较广范围的分析物。在第3章中,基于氧化石墨烯(GO)平台和杂交链式反应(HCR)技术,发展了一种无酶放大荧光方法来检测尿嘧啶DNA糖基化酶(UDG)。我们设计了一个茎端含有U碱基的发夹和两个符合HCR反应规则的末端突出的发夹1和发夹2结构,其中发夹2突出末端标记上荧光团。在有UDG存在的条件下,探针发夹中的U被UDG切割,发夹不稳定变成单链结构,该单链结构的一段作为引物打开发夹1,发夹1露出的一段再去打开发夹2,如此循环,形成长的双链结构,因此该双链结构上具有很多荧光团;接着加入GO,由于双链结构刚性较强而远离GO,荧光被GO猝灭效率较低,从而实现了放大作用;相反,在无UDG存在时,该HCR过程不能发生,因此不能形成长的双链结构,荧光团仍然连接在发夹2上,加入GO后,发夹靠近GO,发夹2末端的荧光团被猝灭。利用这样的设计方法,实现对UDG的信号放大检测。该方法设计和操作均十分简单,灵敏度高,线性范围宽,在复杂体系中也有较好的表现,在生物医学等领域具有潜在的应用可能。
[Abstract]:This paper combines the advantages of high sensitivity , high accuracy , good selectivity and high response speed . It has the advantages of high response speed and easy realization , and it is widely used in the detection of small molecule , DNA and protein .

【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ127.11;O657.3

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本文编号：1747534