基于脱氧核酶的DNA传感器及逻辑门设计
发布时间：2021-08-27 04:55
DNA分子具有许多优异的生物学特性,功能DNA分子如核酸适配体、脱氧核酶等作为新型纳米材料,可用来构建具有特定功能的纳米结构和纳米器件。目前,DNA纳米技术已经成为生命科学领域的研究热点,DNA传感器和DNA逻辑门是DNA纳米技术的重要研究方向,利用功能DNA分子构建DNA传感器和逻辑门已经取得了许多研究成果。但随着DNA纳米技术的发展,多功能的传感器和多类型的逻辑门还有待研究,更多稳定有效的生物分子元件和构建方法仍有待探索。本研究利用具有特定催化功能的脱氧核酶作为元件,构建了检测DNA分子的传感器和低成本易操作的DNA逻辑门,并给出了实验结果和分析讨论,具体研究内容如下:设计了基于脱氧核酶的DNA传感器,利用该传感器实现了对乙型肝炎病毒HBV基因上三段HBV DNA特征序列的检测。传感器系统的构建主要分为两个部分:一部分是传感器模型的设计与仿真,通过合理的DNA序列设计和NUPACK软件仿真构建了HBV DNA传感器模型并进行了相应的靶目标错配率分析;另一部分是传感器系统的生物实验实现,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）实验进行验证,得到了传感器的检测灵敏度均为100 nM,实验分析...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
凝血酶检测荧光传感器
图 1-1 这种类型的 DNA 生物传感器也可以被定义为基于靶目标诱导结构变化的核酸适配体传感器，即靶目标诱导核酸适配体结构变化，体系中的某些变量如荧光信号会改变从而起到检测靶目标的目的。但这种类型的传感器结构简单，只能定性检测靶目标的存在，并不能实现定量检测。2005 年，Xiao 等利用电化学的方法，将两端修饰有巯基和亚甲基蓝的核酸适配体固定在电极上，如图 1-2所示，体系中没有凝血酶时，核酸适配体呈柔性的单链结构，亚甲基蓝靠近电极表面从而产生稳定的电化学信号；加入凝血酶后，核酸适配体和凝血酶结合形成G 四联体，使甲基蓝远离电极表面，电子传递受阻从而电化学信号变小，信号的衰减程度与凝血酶的浓度相关，从而实现了凝血酶的定量检测[21]。后来，Plaxco等课题组利用这种电化学的方法和合理的设计，又构建了一系列信号增强型电化学适体传感器，实现了检测不同靶分子例如可卡因、FDGF（血小板衍生因子）、K+等的 DNA 传感器[22-26]。
图 1-1 这种类型的 DNA 生物传感器也可以被定义为基于靶目标诱导结构变化的核酸适配体传感器，即靶目标诱导核酸适配体结构变化，体系中的某些变量如荧光信号会改变从而起到检测靶目标的目的。但这种类型的传感器结构简单，只能定性检测靶目标的存在，并不能实现定量检测。2005 年，Xiao 等利用电化学的方法，将两端修饰有巯基和亚甲基蓝的核酸适配体固定在电极上，如图 1-2所示，体系中没有凝血酶时，核酸适配体呈柔性的单链结构，亚甲基蓝靠近电极表面从而产生稳定的电化学信号；加入凝血酶后，核酸适配体和凝血酶结合形成G 四联体，使甲基蓝远离电极表面，电子传递受阻从而电化学信号变小，信号的衰减程度与凝血酶的浓度相关，从而实现了凝血酶的定量检测[21]。后来，Plaxco等课题组利用这种电化学的方法和合理的设计，又构建了一系列信号增强型电化学适体传感器，实现了检测不同靶分子例如可卡因、FDGF（血小板衍生因子）、K+等的 DNA 传感器[22-26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱氧核酶在重金属离子检测中的应用[J]. 李慧,孔德明. 化学进展. 2013(12)
[2]脱氧核酶传感器研究进展[J]. 聂绩,周颖琳,张新祥. 大学化学. 2013(02)
本文编号：3365693
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
凝血酶检测荧光传感器
图 1-1 这种类型的 DNA 生物传感器也可以被定义为基于靶目标诱导结构变化的核酸适配体传感器，即靶目标诱导核酸适配体结构变化，体系中的某些变量如荧光信号会改变从而起到检测靶目标的目的。但这种类型的传感器结构简单，只能定性检测靶目标的存在，并不能实现定量检测。2005 年，Xiao 等利用电化学的方法，将两端修饰有巯基和亚甲基蓝的核酸适配体固定在电极上，如图 1-2所示，体系中没有凝血酶时，核酸适配体呈柔性的单链结构，亚甲基蓝靠近电极表面从而产生稳定的电化学信号；加入凝血酶后，核酸适配体和凝血酶结合形成G 四联体，使甲基蓝远离电极表面，电子传递受阻从而电化学信号变小，信号的衰减程度与凝血酶的浓度相关，从而实现了凝血酶的定量检测[21]。后来，Plaxco等课题组利用这种电化学的方法和合理的设计，又构建了一系列信号增强型电化学适体传感器，实现了检测不同靶分子例如可卡因、FDGF（血小板衍生因子）、K+等的 DNA 传感器[22-26]。
图 1-1 这种类型的 DNA 生物传感器也可以被定义为基于靶目标诱导结构变化的核酸适配体传感器，即靶目标诱导核酸适配体结构变化，体系中的某些变量如荧光信号会改变从而起到检测靶目标的目的。但这种类型的传感器结构简单，只能定性检测靶目标的存在，并不能实现定量检测。2005 年，Xiao 等利用电化学的方法，将两端修饰有巯基和亚甲基蓝的核酸适配体固定在电极上，如图 1-2所示，体系中没有凝血酶时，核酸适配体呈柔性的单链结构，亚甲基蓝靠近电极表面从而产生稳定的电化学信号；加入凝血酶后，核酸适配体和凝血酶结合形成G 四联体，使甲基蓝远离电极表面，电子传递受阻从而电化学信号变小，信号的衰减程度与凝血酶的浓度相关，从而实现了凝血酶的定量检测[21]。后来，Plaxco等课题组利用这种电化学的方法和合理的设计，又构建了一系列信号增强型电化学适体传感器，实现了检测不同靶分子例如可卡因、FDGF（血小板衍生因子）、K+等的 DNA 传感器[22-26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱氧核酶在重金属离子检测中的应用[J]. 李慧,孔德明. 化学进展. 2013(12)
[2]脱氧核酶传感器研究进展[J]. 聂绩,周颖琳,张新祥. 大学化学. 2013(02)
本文编号：3365693
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