基于纳米界面调控的电化学DNA传感器
本文关键词：基于纳米界面调控的电化学DNA传感器
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【摘要】：电化学DNA传感器是一类特殊的生物传感器,由于电化学检测方法本身所具有的灵敏、快速、低成本、低能耗等特点,电化学DNA传感器成为一个非常活跃的研究领域并在近几年中得到了快速发展。然而,开发高灵敏度和高特异性的电化学DNA传感器仍然需要面临很多的挑战,比如在电极与溶液的界面上,传质速率的减小和拥挤效应的增加,使得DNA的识别与杂交受到很大影响。纳米技术和纳米材料的出现,为电化学DNA传感领域中出现的各种难题提供了全新的解决方案。我们可以通过纳米技术制备纳米结构的电极,或者将纳米材料修饰到电极表面,甚至是设计纳米结构的DNA探针,来提高纳米传感界面上的水溶性、化学稳定性和生物相容性。本论文主要利用金纳米针尖电极和DNA四面体纳米结构构建多元、协同的纳米传感界面,并通过调控纳米界面来实现靶标分子的高特异性捕获与识别,主要内容如下:1.通过电化学刻蚀金丝和在其表面包封电泳漆,制备锥形的金纳米针尖电极。然后在金纳米针尖电极表面固定巯基单链DNA探针,结合电催化体系Ru(NH3)63+/Fe(CN)63-,用于无标记检测目标miRNA-141。由于纳米针尖电极的表面是曲面,降低了DNA分子之间的空间位阻,有利于负载更多数量的DNA分子。此外,电催化体系Ru(NH3)63+/Fe(CN)63-的催化效率高度依赖电极表面的DNA分子密度,密度越大,电催化的效率越大,密度越小,电催化的效率越小。因此,结合纳米针尖电极和电催化体系可以有效地放大电化学的信号,提高电化学传感器的灵敏度。2.在金电极表面组装塔尖DNA四面体端粒引物,用来检测癌细胞中的端粒酶活性。通常情况下,在液相中的端粒酶延伸反应容易发生,而固液界面上的端粒酶延伸反应相对较难。通过实验我们发现组装了塔尖DNA四面体引物的金电极表面有利于端粒酶延伸端粒引物。该方法对端粒酶活性的检测十分灵敏,检测限低于10个Hela细胞。3.实验利用DNA四面体纳米结构的探针构建了一个基于夹心法策略的电化学DNA传感器,并将该传感器用于检测一段250 bp的来自大肠杆菌基因组DNA的片段。大肠杆菌基因组DNA经过不对称PCR扩增后,产生单链的DNA,利于电化学检测,还能大大提高电化学检测的灵敏度。此外,DNA四面体探针被用于实验,它可以有效地调控电极表面的探针密度,降低电极表面的空间位阻,利于DNA四面体探针与目标DNA分子之间的杂交反应。更重要的是,DNA四面体具有抵抗蛋白非特异性吸附的能力,这可以确保在复杂的实际样品检测中能够具有高度的选择性。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
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，本文编号：1152698
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