基于核酸纳米结构和电场辅助的核酸快速检测技术研究

发布时间：2022-02-19 01:32

　　临床上对核酸样本的快速检测能够大幅度缩短患者等待时间,避免因为等待确诊时间过长,错过最佳的治疗时间。因此,核酸的快速检测对生命健康具有重要的意义。目前存在的众多核酸检测技术中,基因测序以及核酸扩增技术等都需要以小时记的较长检测时间。电化学检测由于其灵敏度高、简单、快速的优势被广泛研究并应用于核酸检测。因此,本论文为实现核酸快速检测,基于电化学生物传感技术开展了以下的研究。DNA四面体因其出色的机械刚度和结构稳定性而在生物传感器结构中发现了广泛的应用。然而,如何通过使用DNA四面体来构建高度敏感的生物传感器仍然是一个挑战。在这项工作中,借助于高特异性的邻近表面杂交检测技术的协同作用,基于DNA四面体纳米结构的优势,开发了一种超灵敏电化学生物传感器,可以实现2小时内的核酸检测。通过将靶标识别位点设置在DNA四面体传感系统的倾斜侧链结构上,可以有效减少临近界面杂交时的空间位阻。当靶标与DNA探针杂交时,能够保证标记在DNA探针（Fc-probe）末端的二茂铁（Fc）足够接近生物传感器的表面,从而产生敏感的法拉第电流信号。实验结果显示,构建的生物传感器在核酸靶标的浓度范围为1 fM到10 pM... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 核酸检测意义
    1.2 基因测序技术
    1.3 核酸扩增检测技术
        1.3.1 PCR技术
        1.3.2 等温核酸扩增技术
            1.3.2.1 环介导等温扩增反应
            1.3.2.2 链置换扩增反应
            1.3.2.3 滚换扩增反应
            1.3.2.4 基于变性泡介导的链交换扩增反应
        1.3.3 无酶的核酸自组装检测技术
            1.3.3.1 杂交链式反应
            1.3.3.2 催化发夹自组装技术
    1.4 电化学DNA传感器
        1.4.1 非标记型
            1.4.1.1 电化学阻抗谱
            1.4.1.2 嵌插式信号分子的检测
        1.4.2 标记型
            1.4.2.1 单标记型
            1.4.2.2 双标记型
    1.5 本论文研究内容及意义
第二章 基于DNA四面体和临近杂交的超灵敏生物传感器的构建
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 仪器与试剂
        2.2.2 DNA四面体纳米结构的组装
        2.2.3 裸金电极的制备
        2.2.4 生物传感器的构建
        2.2.5 靶标检测
        2.2.6 电化学测量
        2.2.7 聚丙烯酰胺凝胶
        2.2.8 单增李斯特菌基因组提取
            2.2.8.1 单增李斯特菌的培养
            2.2.8.2 单增李斯特菌的提取
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 电化学DNA生物传感器原理
        2.3.2 TDNS的构建验证
        2.3.4 电化学生物传感器构建稳定性
        2.3.5 生物传感器检测靶标的可行性
        2.3.6 检测探针浓度的优化
        2.3.7 靶标杂交时间的优化
        2.3.8 灵敏度检测
        2.3.9 稳定性验证
        2.3.10 在生物环境中的应用
    2.4 小结
第三章 电场辅助的比率型电化学生物传感器的构建
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器与试剂
        3.2.2 裸电极的制备
            3.2.2.1 非特异性吸附验证实验中的裸电极处理
            3.2.2.2 比率型电化学生物传感器中的裸电极制备
        3.2.3 非特异性吸附实验
            3.2.3.1 非特异性吸附的验证
            3.2.3.2 非特异性吸附的减少实验
        3.2.4 比例型电化学生物传感器的构建
        3.2.5 基于比率型电化学生物传感器的核酸检测
            3.2.5.1 普通杂交下的核酸检测
            3.2.5.2 电场辅助条件下的核酸检测
        3.2.6 电化学检测设置
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 比率型生物传感器设计原理
        3.3.2 非特异性吸附验证
            3.3.2.1 电场辅助促进金电极的非特异性吸附
            3.3.2.2 探针浓度对非特异吸附的影响
            3.3.2.3 电压条件对非特异性吸附的影响
            3.3.2.4 减少非特异性吸附的优化
        3.3.3 比率型电化学生物传感器的验证
            3.3.3.1 被动杂交比率型生物传感器的表征
            3.3.3.2 电场辅助比率型生物传感器的特征
            3.3.3.4 被动杂交比率型生物传感器的可行性
            3.3.3.5 电场辅助比率型生物传感器的可行性
        3.3.4 实验条件优化
            3.3.4.1 探针修饰浓度的优化
            3.3.4.2 杂交液的选择
            3.3.4.3 被动杂交时间的优化
            3.3.4.4 电辅助施加时间的优化
            3.3.4.5 电辅助间隔时间的优化
        3.3.5 被动杂交下的检测限
        3.3.6 电场辅助下的检测限
        3.3.7 电辅助的比率型电化学生物传感器的特异性
    3.4 小结
结论
参考文献
附录: 论文中使用的缩略词
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文目录



本文编号：3631941