纳米材料贻贝仿生功能化及其在DNA荧光传感器构建的应用
发布时间：2021-06-30 15:53
构建高灵敏度、高选择性、高生物相容性的DNA荧光传感器,对环境检测、医疗诊断、发酵工业、食品工业等各个领域的发展进步具有十分重要的意义。以往已经发展了许多基于纳米材料的DNA荧光传感器并被广泛应用于各类生物分子和金属离子检测。目前所用的纳米材料主要包括碳纳米材料和一些新型的二维纳米材料,虽然这些纳米材料做为荧光淬灭剂具有很好的荧光淬灭能力,然而它们通常存在制备困难、价格昂贵以及生物相容性差等问题。因此发展简单、高效而通用的荧光纳米淬灭剂制备方法,对于DNA荧光传感器构建具有一定的研究价值。本课题以贻贝仿生化学为手段,通过多巴胺氧化自聚并粘附在纳米材料表面实现了多种荧光纳米淬灭剂的制备;这些纳米复合材料展示出优良的荧光淬灭性能并能够对特定序列的单链DNA以及金属离子进行检测。本课题的主要研究内容为以下三个部分:（1）第二章中,通过贻贝仿生化学,我们制备了聚多巴胺包裹镁铝层状双金属氢氧化物的纳米复合材料PDA-co-LDH。利用PDA-co-LDH的高效荧光猝灭能力,我们设计了一种基于PDA-co-LDH的DNA荧光传感器,研究了其对特异性的核酸系列检测性能。PDA-co-LDH的制备、处...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３基于聚集诱导发光染料的免标记ＤＮＡ荧光生物传感器检测Ｈｇ２＋离子和谷胱甘肽??（ＧＳＨ）的示意图
米材料类（碳??纳米管（ＣＮＴｓ）?［５７］、氧化石墨烯（ＧＯ）?［２Ｑ］、碳纳米粒子（ＣＮＰｓ）?［５８１、富勒烯??（Ｃ６〇）?＿），过渡金属二硫化物类（二硫化钼纳米片（Ｍ〇Ｓ２）?＠１、二硫化钒纳米??片（ＶＳ２）［？、二硫化钨纳米片（ＷＳ２）?口１），石墨块纳米片＿等等。??例如，致力于研究生物传感器的樊春海课题组多次报道过基于氧化石墨烯、??ＭｏＳ；＾〗米片等荧光猝灭剂用ｆ多色荧光ＤＮＡ分析、测定ＡＴＰ、检测Ａｇ＋、Ｈｇ２＋、??Ｐｂ２＋等金属离子的生物传感器Ｗ－６６】。如图１．４，樊春海课题组基于氧化石墨烯??的ｊｗｉ堆积作用，以及其高效的荧光猝火能力，设计了一种多色荧光ＤＮＡ纳米探??针的传感器。当无靶标ｓｓＤＮＡ时，ＦＡＭ荧光标记的ｓｓＤＮＡ探针吸附在ＧＯ表??面，通过荧光共振能量转移作用，ｓｓＤＮＡ探针的荧光被猝灭。当加入靶标ＤＮＡ??杂交形成ｄｓＤＮＡ结构时，形成的ｄｓＤＮＡ从ＧＯ表面上脱落，使荧光团的荧光??信号恢复，结果表面，ＧＯ对ｓｓＤＮＡ和ｄｓＤＮＡ具有明显不同的吸附亲和力。ＧＯ??的大比表面积具有与多个ＤＮＡ链相互作用的能力，这促使了探索同时检测多个??ＤＮＡ目标的方法。分别在５＇末端Ｍｊ?ＦＡＭ、Ｃｙ５和ＲＯＸ标记ｓｓＤＮＡ探针，三种??探针对应三种类型的抑癌基因（ｐｌ６、ｐ２１和ｐ５３基因的外显子片段），由于三种染??料的激发波长、发射波长都不相同，在含有三种ｓｓＤＮＡ探针的混合物中加入特??定的目标后，通过观察相应的最大发射波长来实现多色ＤＮＡ检测。这种基于ＧＯ??的多色ＤＮＡ分析为等位基因识别、分子诊断学等具有挑战性的应用提供了一种??有前途的方法。??Ｐｒｏｂｅｓ?来??ｐ＆／、
?第一章引言???在ＧＯ表面，使荧光保留。通过荧光强度的变化，以此实现Ａｇ＋的定量检测。在??另一篇报道中，如图１．５Ｂ所示，樊春海课题组［６７］首次发现单层Ｍ０Ｓ２纳米片具??有高效的荧光猝灭能力和对ｓｓＤＮＡ与ｄｓＤＮＡ不同的亲和性，以此设计了一种??检测ＤＮＡ和小分子的传感平台。通过未配对碱基与Ｍ〇Ｓ２基面之间的范德华力??作用，Ｍ〇Ｓ２纳米片可以吸附染料标记的ｓｓＤＮＡ探针，进而猝灭染料的荧光。而??ｓｓＤＮＡ探针与其互补的靶标ＤＮＡ杂交形成ｄｓＤＮＡ后，ｄｓＤＮＡ与Ｍ０Ｓ２纳米片??的作用力十分薄弱，ｓｓＤＮＡ探针远离ＭｏＳ２表面，导致探针的焚光保留。因此，??探针的荧光强度变化有望提供目标ＤＮＡ的定量读数。基于对Ｍ〇Ｓ２纳米片的深??入研宄，２０１８年，Ｐａｎｎｅｅｒｓｅｌｖａｍ课题组［６８］设计了一种基于Ｍ０Ｓ２纳米片作为焚??光猝灭剂，用于可连续检测水中的砷离子ＣＡｓ（ＩＩＩ））的ＤＮＡ荧光传感器。如图??１．５Ｃ所示，Ｍ〇Ｓ２纳米片可以选择性地吸收Ａｒｓ－３适配体，并对所附的ＦＡＭ焚光??染料进行猝灭。加入Ａｓ（ＩＩＩ）后，通过磷酸基团、胺基与Ａｓ（ＩＩＩ）发生配位作用，??Ａｒｓ－３适配体与Ａｓ（ＩＩＩ）形成Ｇ－四链体结构，致使荧光恢复，实现Ａｓ（ＩＩＩ）的定量检??测。??Ａ?Ｂ??／?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?Ｏｘｉｄｅ?＼??介…皆？?声二＆??ＳＳＯ?５?－ＦＡＭ－ＴＫ?ＴＣＩ?Ｔｌ?Ｈ?ＴＴｌ?ＡＴＩ?ＴＴｔｔ?ＡＡＣ?Ｍ?ＡＡｔ?ＡＣＭ?????????ｒ?ｎ??ｊ?ＱｕｒａｒｌＭｄ?：??■丨??亂?＿?？？?，ｒＡＭ－ＯＣｌＡＡＩ？ＣＶＭＴ（Ａ（ｌＡＩＭＡ
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物传感器在环境监测中的应用[J]. 曹淑超. 能源环境保护. 2015(02)
[2]生物传感器在环境监测和发酵工业中的应用[J]. 郑琦,卢卫红,辛平,关双红. 仪器仪表学报. 2006(12)
[3]生物传感器的应用研究进展[J]. 武宝利,张国梅,高春光,双少敏. 中国生物工程杂志. 2004(07)
[4]DNA生物传感器[J]. 吕锐. 山东生物医学工程. 2001(04)
[5]DNA生物传感器及其研究进展[J]. 高志贤. 生物技术通讯. 2000(01)
[6]化学传感器和生物传感器的研究进展[J]. 蒋中华,马立人. 军事医学科学院院刊. 1995(04)
[7]用于环境监测的生物传感器[J]. 阎军. 环境保护. 1990(07)
本文编号：3258040
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３基于聚集诱导发光染料的免标记ＤＮＡ荧光生物传感器检测Ｈｇ２＋离子和谷胱甘肽??（ＧＳＨ）的示意图
米材料类（碳??纳米管（ＣＮＴｓ）?［５７］、氧化石墨烯（ＧＯ）?［２Ｑ］、碳纳米粒子（ＣＮＰｓ）?［５８１、富勒烯??（Ｃ６〇）?＿），过渡金属二硫化物类（二硫化钼纳米片（Ｍ〇Ｓ２）?＠１、二硫化钒纳米??片（ＶＳ２）［？、二硫化钨纳米片（ＷＳ２）?口１），石墨块纳米片＿等等。??例如，致力于研究生物传感器的樊春海课题组多次报道过基于氧化石墨烯、??ＭｏＳ；＾〗米片等荧光猝灭剂用ｆ多色荧光ＤＮＡ分析、测定ＡＴＰ、检测Ａｇ＋、Ｈｇ２＋、??Ｐｂ２＋等金属离子的生物传感器Ｗ－６６】。如图１．４，樊春海课题组基于氧化石墨烯??的ｊｗｉ堆积作用，以及其高效的荧光猝火能力，设计了一种多色荧光ＤＮＡ纳米探??针的传感器。当无靶标ｓｓＤＮＡ时，ＦＡＭ荧光标记的ｓｓＤＮＡ探针吸附在ＧＯ表??面，通过荧光共振能量转移作用，ｓｓＤＮＡ探针的荧光被猝灭。当加入靶标ＤＮＡ??杂交形成ｄｓＤＮＡ结构时，形成的ｄｓＤＮＡ从ＧＯ表面上脱落，使荧光团的荧光??信号恢复，结果表面，ＧＯ对ｓｓＤＮＡ和ｄｓＤＮＡ具有明显不同的吸附亲和力。ＧＯ??的大比表面积具有与多个ＤＮＡ链相互作用的能力，这促使了探索同时检测多个??ＤＮＡ目标的方法。分别在５＇末端Ｍｊ?ＦＡＭ、Ｃｙ５和ＲＯＸ标记ｓｓＤＮＡ探针，三种??探针对应三种类型的抑癌基因（ｐｌ６、ｐ２１和ｐ５３基因的外显子片段），由于三种染??料的激发波长、发射波长都不相同，在含有三种ｓｓＤＮＡ探针的混合物中加入特??定的目标后，通过观察相应的最大发射波长来实现多色ＤＮＡ检测。这种基于ＧＯ??的多色ＤＮＡ分析为等位基因识别、分子诊断学等具有挑战性的应用提供了一种??有前途的方法。??Ｐｒｏｂｅｓ?来??ｐ＆／、
?第一章引言???在ＧＯ表面，使荧光保留。通过荧光强度的变化，以此实现Ａｇ＋的定量检测。在??另一篇报道中，如图１．５Ｂ所示，樊春海课题组［６７］首次发现单层Ｍ０Ｓ２纳米片具??有高效的荧光猝灭能力和对ｓｓＤＮＡ与ｄｓＤＮＡ不同的亲和性，以此设计了一种??检测ＤＮＡ和小分子的传感平台。通过未配对碱基与Ｍ〇Ｓ２基面之间的范德华力??作用，Ｍ〇Ｓ２纳米片可以吸附染料标记的ｓｓＤＮＡ探针，进而猝灭染料的荧光。而??ｓｓＤＮＡ探针与其互补的靶标ＤＮＡ杂交形成ｄｓＤＮＡ后，ｄｓＤＮＡ与Ｍ０Ｓ２纳米片??的作用力十分薄弱，ｓｓＤＮＡ探针远离ＭｏＳ２表面，导致探针的焚光保留。因此，??探针的荧光强度变化有望提供目标ＤＮＡ的定量读数。基于对Ｍ〇Ｓ２纳米片的深??入研宄，２０１８年，Ｐａｎｎｅｅｒｓｅｌｖａｍ课题组［６８］设计了一种基于Ｍ０Ｓ２纳米片作为焚??光猝灭剂，用于可连续检测水中的砷离子ＣＡｓ（ＩＩＩ））的ＤＮＡ荧光传感器。如图??１．５Ｃ所示，Ｍ〇Ｓ２纳米片可以选择性地吸收Ａｒｓ－３适配体，并对所附的ＦＡＭ焚光??染料进行猝灭。加入Ａｓ（ＩＩＩ）后，通过磷酸基团、胺基与Ａｓ（ＩＩＩ）发生配位作用，??Ａｒｓ－３适配体与Ａｓ（ＩＩＩ）形成Ｇ－四链体结构，致使荧光恢复，实现Ａｓ（ＩＩＩ）的定量检??测。??Ａ?Ｂ??／?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?Ｏｘｉｄｅ?＼??介…皆？?声二＆??ＳＳＯ?５?－ＦＡＭ－ＴＫ?ＴＣＩ?Ｔｌ?Ｈ?ＴＴｌ?ＡＴＩ?ＴＴｔｔ?ＡＡＣ?Ｍ?ＡＡｔ?ＡＣＭ?????????ｒ?ｎ??ｊ?ＱｕｒａｒｌＭｄ?：??■丨??亂?＿?？？?，ｒＡＭ－ＯＣｌＡＡＩ？ＣＶＭＴ（Ａ（ｌＡＩＭＡ
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物传感器在环境监测中的应用[J]. 曹淑超. 能源环境保护. 2015(02)
[2]生物传感器在环境监测和发酵工业中的应用[J]. 郑琦,卢卫红,辛平,关双红. 仪器仪表学报. 2006(12)
[3]生物传感器的应用研究进展[J]. 武宝利,张国梅,高春光,双少敏. 中国生物工程杂志. 2004(07)
[4]DNA生物传感器[J]. 吕锐. 山东生物医学工程. 2001(04)
[5]DNA生物传感器及其研究进展[J]. 高志贤. 生物技术通讯. 2000(01)
[6]化学传感器和生物传感器的研究进展[J]. 蒋中华,马立人. 军事医学科学院院刊. 1995(04)
[7]用于环境监测的生物传感器[J]. 阎军. 环境保护. 1990(07)
本文编号：3258040
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