多孔三维基因芯片制备及应用研究
发布时间：2021-01-09 00:32
基因芯片技术在临床诊断、个体化医疗、新药筛选及生物信息研究等领域有广阔的应用前景。现有的固定生物分子的方法多在二维平面上进行,固定密度较低,被检测分子与探针分子难以有效接触,故需开发新的表面三维微阵列制备技术,以增加生物分子固定密度,提高检测效率和灵敏度。本论文以聚苯乙烯纳米粒子为组装基元,在玻片表面制备出了具有反蛋白石结构的三维接枝层,进而固定DNA探针得到了三维基因芯片。本文主要的研究工作及结果:1.多孔三维反蛋白石结构凝胶基材的制备。首先通过无皂乳液聚合制备了单分散的聚苯乙烯微球（PSNs）,然后在玻片表面通过重力沉降法得到具有蛋白石结构的组装层。以此为模板,通过紫外光引发单体自由基交联聚合得到填充PSNs的水凝胶层。考察了不同单体组成和反应时间对凝胶层结构和厚度的影响,通过去除PSNs模板,得到具有表面开孔结构的三维多孔聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶基材。2.以多孔三维水凝胶层为基材制备了 DNA微阵列,并用于靶基因的检测。首先通过戊二醛与PAM的反应将醛基引入水凝胶中,探究了戊二醛浓度、反应时间和反应温度对DNA探针固定效率的影响,发现DNA探针在三维表面的固定效率可达68%,是...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－１玻片表面接枝氨丙基三乙氧基硅烷（ｉ）三乙氧基硅烷水解；（ｉｉ）和（ｉｉｉ）玻片表??面羟基与偶联剂反应［１】??
基材表面的ＤＮＡ亲和性，提高特异性结合效率。然而，金涂层的成本较高，??限制了其应用。??１．１．１．２聚合物平面基材??聚合物材料己被用于制备微流体平台上的ＤＮＡ芯片，其中聚二甲基硅氧烷??（ＰＤＭＳ）由于其制备简单，能很好地密封各种材料，并且具有光学透明性，和??聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）?—样被广泛应用。ＰＤＭＳ不具有可用于ＤＮＡ共??价连接的活性基团［１６］，可经等离子体处理，进而通过硅烷偶联剂反应，如３－巯基??三甲氧基硅烷对ＰＤＭＳ表面进行修饰，在表面接枝硫醇，过程如图１－２。??／ｙＣＨ３??ｐｉ＇?ｃＳＩ３?［ｐＰｓｉ－ＯＨ?卜?〇－ＳＨ?ＪＬＫ??Ｄ?Ｓｉ＂?３???Ｄ?＿?ｎ?〇Ｌ?ａ?ａ??Ｍ（）?＇ＣＨ３?ｄｉ?ｍ?Ｔ：?＾?Ｍ—?－??ｃ；?＇?３?Ｐｌａｓｍａ?二?Ｏ、?Ｍｅｒｃａｐｔｏ－?＾?〇?〇－八八??Ｕｓｉ￣ＣＨ３?Ｓ?ｗ－ｓｉ－ＯＨ?ｓｉｌａｎｅ?Ｓ?今卜〇－，丨八＾＾ＳＨ?１??〇?ＣＨ３?￣?ｆ?￣１?ｉ?ｉ＊?ＵＮＵ??Ｄ?￣ｆｆ＂?ｊ！?ｉ?ｍ?ｉ?ｎ?ｎ?ｉ?ｍ?ｉ?户????义??????＾?Ｍ?°Ｈ?Ｗ??ＬＩ?Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ?［？Ｊ?Ｓ＂＾ＹＮ－￣ｉｉｉｉｉ；ｔ；ｉ，ｉＵｉｉ，ｉ，ｉ；ｉｉｉ；ｉ，ｉ；ｉ，?ｑ??图１－２聚二甲基硅氧烷表面改性引入巯基［１，１７】??Ｆｉｇ?１－２?Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ?ｔｈｉｏｌ?ｇｒｏｕｐｓ?ｏｎ?ＰＤＭＳ?ｓｕｒｆａｃｅ１＇１７１??１．１．１．３膜基材??膜是一大类可用于固定ＤＮＡ探针的基材，由于孔隙的存在，膜材料具有较??大的比表面积。包括传统的聚合
ＤＮＡｌ２７＿３（）ｌ，成本较高，反应通常得到大小约为１０－２５个碱基的寡链核??苷酸探针。为了得到不同序列的探针，通常使用掩模在基材表面进行选择性辐照，??接枝核苷酸前体或通过喷墨方式在特定位置输送一定组成的核苷酸前体。??使用掩膜在选择性辐照区域原位合成制备ＤＡＮ阵列［３｜，３２］，在硅晶片或载玻??片表面涂有用于保护活性基团的光不稳定基团或覆盖光致抗蚀剂层，在紫外光辐??照下透光区域脱去光致抗蚀剂，基材与核苷酸单体偶联，重复该过程，在不同位??点接枝不同序列的ＤＮＡ探针，过程如图１－３。该阵列中阵列点的最小直径取决??于辐射源的波长，目前的最小直径为２５＾ｉｍ。利用原位合成技术生成的ＤＮＡ芯??片，阵列密度高，可重复性好。??ＬｌｇＭ??ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?ＸＸ?Ａ?Ａ?Ｘ?Ｘ??ｏ?〇?〇?〇?ｏ?６?６?６?６?〇?〇?６??Ｌｉｇｈｔ??１１１１?ＡＧＴＣ??Ｍ２?▼?▼?▼?＂?Ｇ?Ｔ?Ｃ?Ａ??Ａ?Ａ?Ｘ?Ｘ?Ａ?Ａ?（３?Ｑ?Ａ?Ａ?Ｇ?Ｑ??６?６?６?〇?－？?６６６６?６６６６??＜?＜?＜ｒ?＜?＜??Ｎ＼ＮＸ＼＼Ｘ＼?Ｎ＼＼＼ＮＮＮ＼?ＸＸｘＶＶｓＸＸ??图１－３光引发原位合成ＤＮＡ探针［２４］??Ｆｉｇ?１－３?Ｌｉｇｈｔ?ｄｉｒｅｃｔｅｄ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＤＮＡ?ｐｒｏｂｅｓ１２４１??使用喷墨打印技术原位合成ＤＮＡ探针，在压电脉冲的作用下，将少量固定??组成的核苷酸磷酰胺溶液传递到基材上的特定位置，形成阵列点进行接枝，反应??后冲洗整个载体去除多余的试剂，重复该过程，在不同位点接枝不同序列的ＤＮＡ??探针。基材表面和所用核苷酸磷酰胺溶液之间的表面张
本文编号：2965614
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－１玻片表面接枝氨丙基三乙氧基硅烷（ｉ）三乙氧基硅烷水解；（ｉｉ）和（ｉｉｉ）玻片表??面羟基与偶联剂反应［１】??
基材表面的ＤＮＡ亲和性，提高特异性结合效率。然而，金涂层的成本较高，??限制了其应用。??１．１．１．２聚合物平面基材??聚合物材料己被用于制备微流体平台上的ＤＮＡ芯片，其中聚二甲基硅氧烷??（ＰＤＭＳ）由于其制备简单，能很好地密封各种材料，并且具有光学透明性，和??聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）?—样被广泛应用。ＰＤＭＳ不具有可用于ＤＮＡ共??价连接的活性基团［１６］，可经等离子体处理，进而通过硅烷偶联剂反应，如３－巯基??三甲氧基硅烷对ＰＤＭＳ表面进行修饰，在表面接枝硫醇，过程如图１－２。??／ｙＣＨ３??ｐｉ＇?ｃＳＩ３?［ｐＰｓｉ－ＯＨ?卜?〇－ＳＨ?ＪＬＫ??Ｄ?Ｓｉ＂?３???Ｄ?＿?ｎ?〇Ｌ?ａ?ａ??Ｍ（）?＇ＣＨ３?ｄｉ?ｍ?Ｔ：?＾?Ｍ—?－??ｃ；?＇?３?Ｐｌａｓｍａ?二?Ｏ、?Ｍｅｒｃａｐｔｏ－?＾?〇?〇－八八??Ｕｓｉ￣ＣＨ３?Ｓ?ｗ－ｓｉ－ＯＨ?ｓｉｌａｎｅ?Ｓ?今卜〇－，丨八＾＾ＳＨ?１??〇?ＣＨ３?￣?ｆ?￣１?ｉ?ｉ＊?ＵＮＵ??Ｄ?￣ｆｆ＂?ｊ！?ｉ?ｍ?ｉ?ｎ?ｎ?ｉ?ｍ?ｉ?户????义??????＾?Ｍ?°Ｈ?Ｗ??ＬＩ?Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ?［？Ｊ?Ｓ＂＾ＹＮ－￣ｉｉｉｉｉ；ｔ；ｉ，ｉＵｉｉ，ｉ，ｉ；ｉｉｉ；ｉ，ｉ；ｉ，?ｑ??图１－２聚二甲基硅氧烷表面改性引入巯基［１，１７】??Ｆｉｇ?１－２?Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ?ｔｈｉｏｌ?ｇｒｏｕｐｓ?ｏｎ?ＰＤＭＳ?ｓｕｒｆａｃｅ１＇１７１??１．１．１．３膜基材??膜是一大类可用于固定ＤＮＡ探针的基材，由于孔隙的存在，膜材料具有较??大的比表面积。包括传统的聚合
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