基于功能性逻辑门和双模式DNA信号放大探针在microRNA检测和诊疗中的应用
发布时间：2021-06-29 17:17
重大疾病诊断和治疗的生物技术越来越成为生物医学领域研究的重点。诊疗一体化是将实时诊断与靶向治疗结合于一体的手段,通过合理设计与合成可以将诊断和治疗两个独立的过程集于一个纳米载体,设计新型高效、安全的多功能诊疗一体化的纳米平台,在疾病早期诊断和治疗方面具有重要的意义。本文采用荧光和表面增强拉曼光谱技术（Surface enhanced Raman scattering,SERS）,构建了功能化双输入信号放大逻辑门,并能够实现多种microRNA（miRNA）的灵敏检测。在此基础上,设计了多功能双模式DNA机器人增强诊疗探针,通过内源物质催化细胞内循环放大反应,实现精确检测miRNA和荧光成像指导的化学-基因综合增强靶向治疗。本论文由以下两个方面展开:（1）构建了功能化双输入信号放大逻辑门。利用磁性纳米颗粒（MBs）和金纳米粒子为载体修饰功能化DNA分子,通过引入不同的发卡结构和两种类型的信号分子修饰的DNA链,结合杂交链式反应（HCR）,设计了信号放大的双输入DNA逻辑门。以放大的SERS信号为输出,实现一系列逻辑运算,并实现了多种miRNA的信号放大检测。提出了XOR逻辑门以检测miR...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AuNPs作为造影剂在治疗学平台和分子成像探针中的应用
微调，通过不同尺寸、形状、涂层和AuNPs组件获得所需的光学特性[40,41]。由于可用于缀合靶向部分或染料的大的表面与核心比，AuNPs尺寸的改变对于分子成像特别重要。此外，增加AuNPs的尺寸会导致其LSPR发生红移，这在其测定过程中是有益的，因为许多光学生物医学技术是在近红外区域（NIR）（即650-900nm）中进行的，组织吸收低。另一方面，表面核比不仅对CT增强的对比度没有影响，反而会影响AuNPs的药代动力学和生物分布，因此可将其用于不同的分子成像[42]。当受到电磁场照射时，AuNPs中的传导电子的振荡将与入射场同相，如图1-2（A），并且在某些频率下，电磁场可能与传导电子的振荡共振，这将导致入射光的吸收显著增加，这种现象称为局部表面等离子体激元共振（LSPR）。共振频率取决于纳米结构的大小，形状和材料的组成。具有不同直径的AuNPs的吸收随波长变化如图1-2（B）所示，由于吸收的能量将作为热量释放到环境中，因此可以用作光热转换器。图1-2纳米粒子的等离子体特性。（A）金属纳米粒子中的传导电子与入射电磁场之间相互作用的示意图。（B）通过米氏理论计算的直径为50、100和150nm的颗粒的金纳米颗粒的吸收随波长的变化.[41]Figure1-2Plasmonicpropertiesofnanoparticles.(A)Schematicillustrationoftheinteractionbetweenconductionelectronsinametallicnanoparticlewiththeincomingelectromagneticfield.(B)Absorptionofgoldnanoparticlesasafunctionofwavelengthforparticleswithdiametersof50,100,and150nmcalculatedbyMietheory.[41]1.1.2金纳米粒子的形状目前已经开发出了合成各种形状的金纳米粒子的步骤，例如金纳米棒，其同时具有横向和纵向LSPR的显著优势，可以通过调节长宽比将其转换为NIR。有趣的是，已经报道了微型A
青岛科技大学研究生学位论文54.5倍。另外，还开发了核壳型AuNR，它们是多种形式的有效造影剂。值得注意的是，提供T2的纺锤形的氧化铁芯MRI的对比度被覆盖在一个金壳中，以产生称为“nanorice”的探针，该探针可通过MRI、NIR和SERS中的PAI进行多峰成像。已经开发出其他原始形状变化来微调AuNPs的光学特性和细胞吸收，例如棱镜、星形和三角形。星形金纳米提供高的表面核比，有利于靶向配体进行表面功能化，并允许使用SERS或CT进行分子成像[41]。图1-3纳米颗粒类别示意图：由金（AuNP），银（AgNP），铂（PtNP）和氮化钛（TiNNP）制成的球形和块状金属纳米颗粒；具有层状结构的球形纳米颗粒，由金属和半导体材料组成，例如金纳米壳（AuNS）和金纳米母粒（AuNM）；具有锋利边缘的金属纳米粒子，例如金纳米盒，纳米笼（AuNC）和纳米星（AuNSt）；细长的等离子体结构，如金纳米棒（AuNR），二氧化硅涂层的金纳米棒和二聚体。[41]Figure1-3Sketchofthecategoriesofnanoparticles:sphericalandmassivemetallicnanoparticlesmadeofgold(AuNP),silver(AgNP),platinum(PtNP),andtitaniumnitride(TiNNP);sphericalnanoparticleswithalayeredstructureandcomposedofmetallicandsemiconductormaterialsuchasgoldnanoshells(AuNS)andgoldnanomatryoshkas(AuNM);metallicnanoparticleswithsharpedgessuchasgoldnanoboxes,nanocages(AuNC),andnanostars(AuNSt);elongatedplasmonicstructuresasgoldnanorods(AuNR),silica-coatedgoldnanorodsanddimers.[41]
本文编号：3256832
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AuNPs作为造影剂在治疗学平台和分子成像探针中的应用
微调，通过不同尺寸、形状、涂层和AuNPs组件获得所需的光学特性[40,41]。由于可用于缀合靶向部分或染料的大的表面与核心比，AuNPs尺寸的改变对于分子成像特别重要。此外，增加AuNPs的尺寸会导致其LSPR发生红移，这在其测定过程中是有益的，因为许多光学生物医学技术是在近红外区域（NIR）（即650-900nm）中进行的，组织吸收低。另一方面，表面核比不仅对CT增强的对比度没有影响，反而会影响AuNPs的药代动力学和生物分布，因此可将其用于不同的分子成像[42]。当受到电磁场照射时，AuNPs中的传导电子的振荡将与入射场同相，如图1-2（A），并且在某些频率下，电磁场可能与传导电子的振荡共振，这将导致入射光的吸收显著增加，这种现象称为局部表面等离子体激元共振（LSPR）。共振频率取决于纳米结构的大小，形状和材料的组成。具有不同直径的AuNPs的吸收随波长变化如图1-2（B）所示，由于吸收的能量将作为热量释放到环境中，因此可以用作光热转换器。图1-2纳米粒子的等离子体特性。（A）金属纳米粒子中的传导电子与入射电磁场之间相互作用的示意图。（B）通过米氏理论计算的直径为50、100和150nm的颗粒的金纳米颗粒的吸收随波长的变化.[41]Figure1-2Plasmonicpropertiesofnanoparticles.(A)Schematicillustrationoftheinteractionbetweenconductionelectronsinametallicnanoparticlewiththeincomingelectromagneticfield.(B)Absorptionofgoldnanoparticlesasafunctionofwavelengthforparticleswithdiametersof50,100,and150nmcalculatedbyMietheory.[41]1.1.2金纳米粒子的形状目前已经开发出了合成各种形状的金纳米粒子的步骤，例如金纳米棒，其同时具有横向和纵向LSPR的显著优势，可以通过调节长宽比将其转换为NIR。有趣的是，已经报道了微型A
青岛科技大学研究生学位论文54.5倍。另外，还开发了核壳型AuNR，它们是多种形式的有效造影剂。值得注意的是，提供T2的纺锤形的氧化铁芯MRI的对比度被覆盖在一个金壳中，以产生称为“nanorice”的探针，该探针可通过MRI、NIR和SERS中的PAI进行多峰成像。已经开发出其他原始形状变化来微调AuNPs的光学特性和细胞吸收，例如棱镜、星形和三角形。星形金纳米提供高的表面核比，有利于靶向配体进行表面功能化，并允许使用SERS或CT进行分子成像[41]。图1-3纳米颗粒类别示意图：由金（AuNP），银（AgNP），铂（PtNP）和氮化钛（TiNNP）制成的球形和块状金属纳米颗粒；具有层状结构的球形纳米颗粒，由金属和半导体材料组成，例如金纳米壳（AuNS）和金纳米母粒（AuNM）；具有锋利边缘的金属纳米粒子，例如金纳米盒，纳米笼（AuNC）和纳米星（AuNSt）；细长的等离子体结构，如金纳米棒（AuNR），二氧化硅涂层的金纳米棒和二聚体。[41]Figure1-3Sketchofthecategoriesofnanoparticles:sphericalandmassivemetallicnanoparticlesmadeofgold(AuNP),silver(AgNP),platinum(PtNP),andtitaniumnitride(TiNNP);sphericalnanoparticleswithalayeredstructureandcomposedofmetallicandsemiconductormaterialsuchasgoldnanoshells(AuNS)andgoldnanomatryoshkas(AuNM);metallicnanoparticleswithsharpedgessuchasgoldnanoboxes,nanocages(AuNC),andnanostars(AuNSt);elongatedplasmonicstructuresasgoldnanorods(AuNR),silica-coatedgoldnanorodsanddimers.[41]
本文编号：3256832
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