基于DNA自组装和等温信号放大技术的新型光学生物传感器研究
发布时间：2021-04-08 18:40
DNA作为一种生物体内的内源性分子,是遗传物质的载体决定着物种的性状,除此之外,在巧妙的设计下,通过对DNA的构建,还被广泛用于生化分析、医疗诊断等领域。DNA自组装技术就是由DNA分子之间借助于Watson-Crick等碱基互补配对的特性进行精准的杂交,由DNA单链形成DNA双链甚至三链结构,再由这些双链结构不断地扩增组合形成新的二维结构、三维结构。等温信号放大技术能够实现在等温反应条件下对DNA片段短时间内的快速扩增,与聚合酶链式反应（Polymerease Chain reaction,PCR）相比较,最大的优势在于不需要反复变温和较高的设备要求、操作简单。目前DNA自组装技术广泛在各类生物传感器中应用,而等温信号技术的加入,使生物传感器灵敏度进一步得到提高。因此这两种技术的相结合在临床检测和诊断、环境卫生以及食品安全检测中具有很好的应用前景。本论文主要借助于DNA自组装形成不同的结构,并在催化发夹自组装（CHA）、滚环扩增（RCA）、杂交链式反应（HCR）以及核酸内切酶放大等核酸等温放大技术下,设计了三种便捷高效的荧光生物传感器策略,并应用于DNA甲基转移酶（Dam MTase...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DNA自组装技术在细胞内的诊断和治疗示意图[32]
基于DNA自组装和等温信号放大技术的新型光学生物传感器研究6图1.2DNA自组装技术在电化学生物传感器中的应用示意图[33]DNA自组装技术在光学生物传感器中的应用主要是将标记好荧光基团的DNA链通过DNA自组装改变不同的构象来实现荧光信号的输出；另外DNA还可以通过自组装形成各种结构，为镶嵌式荧光染料提供基底；除此之外，特定的DNA序列不仅可以作为合成一些荧光材料的模板例如DNA银簇（DNA-AgNCs），还可以通过DNA自组装技术，使银簇与富含G的序列相互靠近，实现荧光信号的增强。在这些技术的支持下，得到的检测结果稳定、重现性更好，使得近年来DNA自组装技术在光学生物传感领域受到广泛的关注。2018年Yang的团队报告了一种基于DNA三螺旋结构对miRNA-21和血管内皮生长因子的检测方法[34]。如图1.3A所示，其中所用到的DNA三螺旋结构，是一种由质子化的胞嘧啶-鸟嘌呤-胞嘧啶（C-G·C+）和胸腺嘧啶-腺嘌呤-胸腺嘧啶(T-A·T)，以Watson-Crick和Hoogsteen碱基配对共同控制形成的。当没有目标物时，ptMB和sfO两条DNA单链可以自发组装形成DNA三螺旋结构，其中ptMB单链的两端分别修饰了荧光基团和猝灭剂，借助于稳定的三螺旋结构，荧光基团和猝灭剂相互靠近，荧光被猝灭。当存在目标物时，目标物可与DNA三螺旋碱基互补配对，破坏三螺旋结构，使荧光基团远离猝灭剂，荧光信号恢复。除了借助标记的荧光基团和DNA自组装技术实现目标物的检测外。完全借助DNA模板，再通过灵活的DNA自组装技术也能够实现对目标物的超灵敏检测。2017年，Kim等人实现了基于目标触发催化发夹自组装和DNA-AgNCs荧光增强的无酶和无标签的miRNA检测[35]。如图1.3B所示，发夹HP1的一端为银簇的合成模板序列，当目标物存在时，可打开发夹HP1，在加入发夹HP2后，进行催化发夹自组装，?
济南大学硕士学位论文7使得荧光信号大大增强。能够实现DNA结构的变换，从而进行荧光信号的放大和检测，这为光学生物传感器的发展提供了无限的可能。DNA自组装技术在生物传感领域得到了广泛应用，而电化学传感器的反应要在电极上进行，在一定程度上限制了DNA自组装技术的灵活性，光学生物传感器较电化学生物传感而言，操作更简单，稳定性更高，能够为DNA自组装技术提供更深的开发性。因此，如何更好的将DNA自组装技术与光学生物传感器相结合这一课题成为生物传感领域科研工作者的关注焦点[36]。图1.3DNA自组装技术在光学生物传感器中的应用示意图[34][35]1.3等温信号放大技术随着DNA自组装技术的日趋成熟，如何提高目标物检测的灵敏度、以及信号放大
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sensitive detection of DNA methyltransferase activity based on rolling circle amplification technology[J]. Pei Liu,Xiao-Hai Yang,Qing Wang,Jing Huang,Jian-Bo Liu,Ying Zhu,Lei-Liang He,Ke-Min Wang. Chinese Chemical Letters. 2014(07)
[2]光学生物传感器的研究进展[J]. 王锋,樊先平,王民权. 材料导报. 2004(07)
硕士论文
[1]基于核酸探针构型转换的生物传感放大技术研究[D]. 阳怡锋.湖南大学 2012
本文编号：3126054
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DNA自组装技术在细胞内的诊断和治疗示意图[32]
基于DNA自组装和等温信号放大技术的新型光学生物传感器研究6图1.2DNA自组装技术在电化学生物传感器中的应用示意图[33]DNA自组装技术在光学生物传感器中的应用主要是将标记好荧光基团的DNA链通过DNA自组装改变不同的构象来实现荧光信号的输出；另外DNA还可以通过自组装形成各种结构，为镶嵌式荧光染料提供基底；除此之外，特定的DNA序列不仅可以作为合成一些荧光材料的模板例如DNA银簇（DNA-AgNCs），还可以通过DNA自组装技术，使银簇与富含G的序列相互靠近，实现荧光信号的增强。在这些技术的支持下，得到的检测结果稳定、重现性更好，使得近年来DNA自组装技术在光学生物传感领域受到广泛的关注。2018年Yang的团队报告了一种基于DNA三螺旋结构对miRNA-21和血管内皮生长因子的检测方法[34]。如图1.3A所示，其中所用到的DNA三螺旋结构，是一种由质子化的胞嘧啶-鸟嘌呤-胞嘧啶（C-G·C+）和胸腺嘧啶-腺嘌呤-胸腺嘧啶(T-A·T)，以Watson-Crick和Hoogsteen碱基配对共同控制形成的。当没有目标物时，ptMB和sfO两条DNA单链可以自发组装形成DNA三螺旋结构，其中ptMB单链的两端分别修饰了荧光基团和猝灭剂，借助于稳定的三螺旋结构，荧光基团和猝灭剂相互靠近，荧光被猝灭。当存在目标物时，目标物可与DNA三螺旋碱基互补配对，破坏三螺旋结构，使荧光基团远离猝灭剂，荧光信号恢复。除了借助标记的荧光基团和DNA自组装技术实现目标物的检测外。完全借助DNA模板，再通过灵活的DNA自组装技术也能够实现对目标物的超灵敏检测。2017年，Kim等人实现了基于目标触发催化发夹自组装和DNA-AgNCs荧光增强的无酶和无标签的miRNA检测[35]。如图1.3B所示，发夹HP1的一端为银簇的合成模板序列，当目标物存在时，可打开发夹HP1，在加入发夹HP2后，进行催化发夹自组装，?
济南大学硕士学位论文7使得荧光信号大大增强。能够实现DNA结构的变换，从而进行荧光信号的放大和检测，这为光学生物传感器的发展提供了无限的可能。DNA自组装技术在生物传感领域得到了广泛应用，而电化学传感器的反应要在电极上进行，在一定程度上限制了DNA自组装技术的灵活性，光学生物传感器较电化学生物传感而言，操作更简单，稳定性更高，能够为DNA自组装技术提供更深的开发性。因此，如何更好的将DNA自组装技术与光学生物传感器相结合这一课题成为生物传感领域科研工作者的关注焦点[36]。图1.3DNA自组装技术在光学生物传感器中的应用示意图[34][35]1.3等温信号放大技术随着DNA自组装技术的日趋成熟，如何提高目标物检测的灵敏度、以及信号放大
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sensitive detection of DNA methyltransferase activity based on rolling circle amplification technology[J]. Pei Liu,Xiao-Hai Yang,Qing Wang,Jing Huang,Jian-Bo Liu,Ying Zhu,Lei-Liang He,Ke-Min Wang. Chinese Chemical Letters. 2014(07)
[2]光学生物传感器的研究进展[J]. 王锋,樊先平,王民权. 材料导报. 2004(07)
硕士论文
[1]基于核酸探针构型转换的生物传感放大技术研究[D]. 阳怡锋.湖南大学 2012
本文编号：3126054
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3126054.html
