多功能定向纳米探针的构建及其在核酸检测中的应用

发布时间：2017-09-14 15:34

  本文关键词：多功能定向纳米探针的构建及其在核酸检测中的应用

  更多相关文章： 纳米粒子 不对称修饰 功能化探针 暗场散射成像 核酸分析 密度梯度离心 二聚体纳米探针

【摘要】：贵金属纳米粒子表现出光学信号强、稳定性及生物相容性好等优异的化学和物理特性,已经成为一种新型的光学探针,被广泛地应用于生物传感、化学检测、纳米光学、生物成像等领域。因此,利用纳米材料独特的物理化学性质以及纳米组装修饰技术,构建出一系列兼具靶向性能、识别性能及定向性能的光学纳米探针,并将其与高灵敏高分辨的暗场成像技术相结合,对于研究化学反应过程、细胞内生理过程及实现生物分子原位实时分析和检测等具有十分重要的意义。基于此,本论文将性能独特的纳米材料和不对称修饰技术相结合,构建了一系列稳定性好、光学性能优异的定向纳米单体及二聚体探针,并探讨了这些探针在多组份生物分子检测中的应用潜力,主要研究内容如下：1、定向纳米探针的制备及研究将不对称修饰技术与纳米材料相结合,我们构建了一系列定向组装的多功能单体纳米探针：我们首先通过硅烷化修饰,制备了带正电的玻片。利用静电吸附作用,在玻璃表面制备了单层吸附的Au、Ag纳米材料。接着,我们对单层吸附的纳米材料功能化修饰聚乙二醇高分子,然后将纳米材料从玻片表面剥离,进一步修饰捕获核苷酸链从而制备了不对称修饰的纳米探针；接着对纳米探针的光学性能及稳定性等进行研究。不对称修饰技术不仅可以实现功能性分子及靶向检测分子在纳米颗粒上的定向修饰,还可以有效地调控修饰分子的量。且相较于传统的无定向修饰的纳米探针,此类纳米探针在复杂生物体系内具有更好的稳定性及定向组装的能力。在构建了定向组装的探针基础上,我们基于金、银纳米粒子的等离子体共振散射的原理初步构建了一种双组份核酸分子成像分析的新方法。相较于目前的生物分子检测方法,此体系在生物分子检测中具有以下几个优势：首先,Y型核酸双链形成了具有强烈耦合作用的二聚体,提高了检测方法的信噪比,进而实现了目标物的灵敏检测；其次,利用不同贵金属的散射特性,可以实现多组份的同时检测。此外,结合其他生物分子的检测条件,此检测方法为开展复杂生物环境下多种生物分子的检测提供了新的思路。2、二聚体纳米探针的制备及分离本章我们首先利用不对称修饰单体探针成功的构建了一系列不同组份的二聚体纳米探针。在此基础上,我们以不同浓度碘克沙醇溶液配制的浓度梯度液,利用梯度离心技术成功的实现了二聚体纳米探针的分离和纯化,使得二聚体探针的比例由29.2%提高至76.9%。高纯度二聚体纳米探针的获得不仅有利于此类探针的理论研究,还为其在生化分析、成像研究等领域的应用奠定了基础。
【关键词】：纳米粒子 不对称修饰 功能化探针 暗场散射成像 核酸分析 密度梯度离心 二聚体纳米探针
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TB383.1
【目录】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 金、银纳米材料的特性13-15
• 1.1.1 表面效应13
• 1.1.2 体积效应13
• 1.1.3 量子尺寸效应13-14
• 1.1.4 局部表面等离子共振效应14-15
• 1.2 影响等离子散射的因素15-17
• 1.2.1 尺寸大小的影响15-16
• 1.2.2 形貌的影响16
• 1.2.3 等离子体共振的耦合作用16-17
• 1.2.4 环境折射率的影响17
• 1.3 金、银纳米颗粒在传感与成像上的应用17-21
• 1.3.1 基于金、银纳米粒子聚集的比色分析检测17-18
• 1.3.2 基于金、银纳米粒子表面增强光谱的应用18
• 1.3.3 基于金、银纳米粒子的单粒子暗场光谱的应用18-21
• 1.4 修饰方法21-23
• 1.4.1 表面物理修饰方法21-22
• 1.4.2 表面化学修饰方法22
• 1.4.3 纳米颗粒表面的定向修饰22-23
• 1.5 分离技术23-24
• 1.5.1 凝胶电泳分离23-24
• 1.5.2 梯度离心分离24
• 1.5.3 尺寸排阻色谱24
• 1.6 暗场显微镜及成像原理24-25
• 1.7 本论文的出发点和主要内容25-27
• 参考文献27-29
• 第二章 定向纳米探针的制备及初步应用29-47
• 2.1 前言29-31
• 2.2 实验部分31-35
• 2.2.1 实验材料与试剂31-32
• 2.2.2 AuNPs的不对称修饰过程32-34
• 2.2.2.1 硅烷化步骤33
• 2.2.2.2 不对称修饰纳米颗粒33-34
• 2.2.3 双组份mRNA成像34-35
• 2.2.4 单粒子暗场光谱系统35
• 2.3 结果与讨论35-44
• 2.3.1 实验条件优化35-39
• 2.3.1.1 玻片硅烷化条件的优化35-37
• 2.3.1.2 PEG-SH浓度优化37-38
• 2.3.1.3 DNA浓度优化38-39
• 2.3.2 单体探针上修饰的PEG和DNA量的计算39-40
• 2.3.3 单体探针的稳定性40-41
• 2.3.4 单体探针的表征41-42
• 2.3.5 双组份mRNA成像方法的可行性42-43
• 2.3.6 双组份mRNA的同时测定43-44
• 2.4 结论44-46
• 参考文献46-47
• 第三章 二聚体探针的制备及分离47-55
• 3.1 前言47-48
• 3.2 实验部分48-49
• 3.2.1 实验试剂48
• 3.2.2 多种二聚体探针的组装48-49
• 3.2.3 梯度离心49
• 3.3 结果与讨论49-53
• 3.3.1 不同二聚体探针的表征49-51
• 3.3.2 二聚体的分离纯化51-53
• 3.3.2.1 梯度离心液的选取51
• 3.3.2.2 梯度离心条件的优化51-52
• 3.3.2.3 二聚体产率统计及分析52-53
• 3.4 结论53-54
• 参考文献54-55
• 附录55-56
• 致谢56-57

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本文编号：850833