非标记DNA传感器及药物的电化学研究

发布时间：2017-06-01 05:00

  本文关键词：非标记DNA传感器及药物的电化学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米尺度上的生物分析化学是当今国际生物分析领域研究的前沿和热点。DNA是遗传信息的载体，基因表达的物质基础。DNA电化学生物传感器是将DNA作为分子识别物质固定在电极上，将DNA杂交后的生物信号转变为电化学检测信号的分析器件。DNA电化学传感器以灵敏度高、选择性好、分析速度快、且检测仪器价格低廉等特点受到了研究工作者的极大关注。DNA电化学传感器，根据DNA是否标记分为标记型和非标记型传感器。标记型传感器灵敏度高，但是在标记过程中，涉及到合成、标记、分离和纯化等步骤，操作繁琐且费时，而且可能会影响到DNA的活性和构象。因此，亟需建立简单、快速、选择性高、灵敏度高的非标记型DNA电化学传感器。 药物小分子进入体内，就会与靶目标DNA发生作用，通过影响DNA的复制、转录和蛋白质的合成来影响生物细胞。电化学分析因其简便、灵敏度、快速，易于实现原位、在线、实时、活体和现场测定等，在药物分析、药物与DNA的相互作用研究方面具有十分重要的地位。纳米技术的出现为纳米材料在分析化学领域的发展和应用开辟了新的方向。将纳米材料和高特异性的DNA，高灵敏的电化学检测技术相结合，提高了电化学检测的灵敏度，扩大了纳米材料应用范围，为生物分析化学开辟了新的领域。石墨烯作为一种新型纳米材料，其在电化学领域中的应用已成为热点。 本论文的研究目的是将金纳米粒子和石墨烯纳米材料与电化学技术相结合，构建高灵敏的DNA电化学生物传感器和药物检测的新方法，开拓生物传感器的研究和应用范围，为DNA和药物小分子的疾病诊断和临床治疗提供具有潜在应用价值的分析器件。本论文共分为五章，第一章为绪论，第二、三章为非标记DNA电化学传感器的研究，最后两章内容是药物的电化学研究。主要研究工作如下： 1.基于金纳米粒子多负载作用，构建了一种非标记型检测p53抑癌基因的电化学DNA传感器。首先通过电化学沉积将金纳米粒子修饰在金电极上。利用自组装作用将末端带巯基的探针DNA固定到金纳米粒子修饰金电极上。以亚甲基蓝（MB）为电化学杂交指示剂，研究发现，杂交前后亚甲基蓝还原峰电流的变化值I与p53抑癌基因的浓度c在1.0～1000.0nmol/L范围内呈现良好的线性关系，检出限为0.8nmol/L（S/N=3）。对50.0nmol/L的p53抑癌基因进行11次平行测定，相对标准偏差为3.8%。与裸金电极相比较，金纳米粒子修饰金电极可以提高探针DNA的负载量，提高了测定p53抑癌基因的灵敏度。结果表明金纳米粒子修饰金电极是高灵敏的检测p53抑癌基因的电化学DNA传感器。本方法可望用于其他DNA的检测。 2.基于石墨烯和金纳米的优异性能，构建了一种检测p53抑癌基因的新型非标记DNA电化学传感器。首先将石墨烯纳米材料滴涂在裸玻碳电极上，然后通过恒电位电化学沉积法将金纳米粒子修饰在石墨烯修饰玻碳电极上。末端带巯基的探针DNA自组装在金纳米上，利用循环伏安法和电化学阻抗对传感器进行了表征。以亚甲基蓝为杂交指示剂，研究表明：该传感器检测p53抑癌基因浓度线性范围为0.1～1000.0nmol/L，检出限为0.012nmol/L（S/N=3）。对10.0nmol/L进行11次平行测定，其RSD为4.1%。与金纳米粒子修饰金电极相比较，石墨烯与金纳米粒子修饰传感器提高了测定p53抑癌基因的灵敏度。 3.利用GNPs/CPE实现了对甲氨蝶呤的高灵敏检测。CPE因制作简单且非常廉价，电位窗口宽等优点被人们广泛应用。氧化峰电流I_(pa)与MTX的浓度呈现良好的线性关系是在0.5~10.0mol/L范围内，检出限（S/N=3）为0.2mol/L。同时利用该电极测定了MTX与DNA的结合数和结合常数。实验发现，MTX有一灵敏的氧化峰在0.86V处，在pH3.6HAc-NaAc缓冲溶液中。对3.0mol/L的MTX进行11次平行测定，其RSD为4.7%。当不同浓度鲱鱼精DNA加入MTX溶液后，，氧化峰电位正移，氧化峰电流降低，我们认为MTX与鲱鱼精DNA之间发生了以形成非电活性的化合物形式的相互作用。电化学研究表明，MTX与鲱鱼精DNA之间的结合比为2:1，结合常数为4.6×10~5L/mol。 4.建立了石墨烯修饰玻碳电极上盐酸克伦特罗(CLB)电化学行为的研究。利用微分脉冲伏安法(DPV)研究了CLB与鲱鱼精DNA(hs DNA)的相互作用。在0.1mol/L的高氯酸溶液中，CLB在0.4V附近有一对准可逆氧化还原峰，在1.0V附近有一氧化峰。推测修饰电极上CLB电极反应机理可能是苯环上的氨基被氧化成亚氨基，亚氨基在水中反应生成苯醌，放出铵根离子。测定了1.0V处CLB的氧化峰电流，表明氧化峰电流Ipa与CLB的浓度呈现良好的线性关系是在10.0~150.0mol/L范围内，方法检出限为5.0mol/L(S/N=3)。当不同浓度hs DNA加入CLB溶液后，P1氧化峰电流降低且峰电位正移，表明CLB与hs DNA之间发生了以形成非电活性的化合物形式的相互作用。CLB与hs DNA之间的结合数为2，结合常数为1.4×10~5L/mol。
【关键词】：DNA电化学生物传感器 非标记 药物 相互作用 纳米材料
【学位授予单位】：延安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 DNA 电化学生物传感器的概述13-17
• 1.2 药物的电化学研究17-19
• 1.3 本课题的研究目的、研究意义及研究内容19-21
• 第二章 金纳米修饰 DNA 电化学传感器检测 p53 抑癌基因的研究21-30
• 2.1 实验部分21-23
• 2.2 结果与讨论23-29
• 2.3 小结29-30
• 第三章 石墨烯/金纳米修饰 DNA 电化学传感器检测 p53 抑癌基因的研究30-37
• 3.1 实验部分30-31
• 3.2 结果与讨论31-36
• 3.3 小结36-37
• 第四章 纳米金修饰碳糊电极上甲氨蝶呤的电化学测定及其与鲱鱼精DNA相互作用的研究37-47
• 4.1 实验部分38-39
• 4.2 结果与讨论39-46
• 4.3 小结46-47
• 第五章 盐酸克伦特罗的电化学行为及与鲱鱼精 DNA 相互作用的研究47-56
• 5.1 实验部分47-49
• 5.2 结果与讨论49-55
• 5.3 小结55-56
• 总结56-58
• 参考文献58-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间论文完成情况69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 尚军,孙自杰,胡劲波,鲁毅强,李启隆;甲氨蝶呤在Co/GC离子注入修饰超微电极上的电化学行为[J];北京师范大学学报(自然科学版);2003年02期

2 李来生,王宇晓,黄伟东,王丽萍;荧光法研究金属配合物与DNA的相互作用[J];江西师范大学学报(自然科学版);2001年04期

3 曹黎黎;朱单;田田;王海涛;黄宁平;肖忠党;;小分子药物与DNA分子作用的AFM研究[J];电子显微学报;2011年02期

4 何云华,薛元英,封满良,吕九如;流动注射化学发光法测定甲氨蝶呤[J];分析化学;1998年09期

5 凌连生,汪俊,方晓红,陈东敏,白春礼;三螺旋脱氧核糖核酸的研究进展[J];分析化学;2004年09期

6 陈颖,廖文榕,段建平,陈红青,陈国南;盐酸克伦特罗在玻碳电极上的伏安行为研究[J];分析试验室;2004年12期

7 张雪曼;程雪梅;苏青云;;气相色谱-质谱联用法同时测定动物尿液中克伦特罗和沙丁胺醇[J];分析试验室;2007年02期

8 王桂香;马升勇;王文鑫;张丰;;电化学方法研究芦丁与鲱鱼精DNA之间的相互作用[J];分析试验室;2009年01期

9 陈丽莉;章竹君;付爱华;;流动注射化学发光免疫分析检测猪肉中的盐酸克伦特罗残留[J];分析试验室;2011年02期

10 郗存显;刘忠芳;刘绍璞;胡小莉;郑天龙;;钯(Ⅱ)-甲氨蝶呤螯合物与亚甲蓝相互作用的共振瑞利散射光谱及其分析应用[J];高等学校化学学报;2008年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李晓霞;凝血酶和可卡因电化学适体传感器的研究[D];陕西师范大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘晓荣;纳米材料修饰电化学DNA和适体生物传感器的研究[D];西北大学;2010年

  本文关键词：非标记DNA传感器及药物的电化学研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：411665