基于纳米金的DNA光学传感器和逻辑门的构建
发布时间：2023-10-03 22:05
DNA传感器是当今生物传感器中的前沿性研究课题,加强对DNA传感器的研究和应用开发具有重要的科学意义和应用价值。我国开展DNA传感器研究已有十余年的时间,然而大部分应用研究还停留在实验室阶段,要真正进入实际应用领域,还需要在多学科交叉领域继续探索。 纳米金(GNP)是一种尺度为纳米级别的金属粒子,它具有优异而独特的表面等离子共振效应和良好的表面化学性质。利用GNP的特性已经成功发展了众多优异性能的DNA传感器,如比色传感器、SERS传感器和荧光传感器等。然而在大多数基于GNP的光学DNA传感器中,GNP会发生由分散态到聚集态的变化,这种变化会使GNP在溶液中的稳定性下降,并且会对结果的重现性带来一定的干扰。本文为了解决上述问题,提出了基于非聚集态纳米粒子的比色和SERS传感器的设计方法。 此外,DNA逻辑计算已成为最近十年来学术研究的热点,将DNA功能化的GNP与现代信息技术结合起来,实现DNA纳米传感器在DNA计算领域的价值,已经成为DNA传感器应用研究的一个重要前进方向。目前大多数纯DNA计算体系的报道以荧光方法作为结果读取手段,除此之外,已有少数将DNA-GNP引入DNA逻辑计算...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
本论文的创新点
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 重要的光学纳米材料-纳米金
1.1.1 纳米金的制备
1.1.2 纳米金的光学性质
1.1.3 纳米金的DNA功能化
1.2 DNA传感器
1.2.1 生物传感器
1.2.2 DNA传感器基础
1.2.3 基于纳米金的DNA光学传感器
1.3 DNA逻辑门
1.3.1 分子逻辑门
1.3.2 DNA逻辑门的设计原理
1.3.3 设计工具
1.3.4 基于纳米金的DNA光学逻辑门
1.4 本论文的目的和意义
参考文献
第二章 纳米金的表面功能化研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与实验装置
2.2.2 清洁及注意事项
2.2.3 纳米金的制备
2.2.4 纳米金的拉曼染料标记
2.2.5 纳米金的DNA修饰
2.2.6 紫外可见光谱表征
2.2.7 SERS检测
2.3 结果与讨论
2.3.1 拉曼染料浓度的影响
2.3.2 吐温20对GNP标记的影响
2.3.3 DNA修饰对GNP的影响
2.3.4 纳米金表面DNA负载量
2.4 本章小结
参考文献
第三章 基于非聚集态纳米金的DNA比色传感器
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂与实验装置
3.2.2 比色探针的制备
3.2.3 捕获探针的制备
3.2.4 紫外可见吸收光谱检测
3.2.5 高分辨透射电镜(HRTEM)
3.3 结果与讨论
3.3.1 DNA比色传感器原理
3.3.2 比色探针的稳定性
3.3.3 方法的选择性和灵敏度
3.3.4 定量检测目标DNA
3.3.5 单核酸多态性分析
3.4 本章小结
参考文献
第四章 基于非聚集态纳米粒子的双路复用DNA比色传感器
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与实验装置
4.2.2 比色探针的制备
4.2.3 捕获探针的制备
4.2.4 紫外可见吸收光谱检测
4.2.5 透射电子显微镜表征
4.2.6 NMF分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 双路复用DNA比色传感器原理
4.3.2 反应时间和磁珠使用量
4.3.3 单目标DNA模式下的检测
4.3.4 两种目标DNA的同时检测
4.3.5 两种目标DNA的定量分析
4.4 本章小结
参考文献
第五章 同时检测双组份DNA的SERS传感器
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂与实验装置
5.2.2 SERS探针的制备
5.2.3 捕获探针的制备
5.2.4 SERS检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 磁珠SERS联用同时检测双组份DNA原理
5.3.2 SERS探针的表征
5.3.3 捕获探针的非特异性吸附
5.3.4 双组份DNA的同时定量检测
5.4 小结
参考文献
第六章 基于SERS的DNA分子开关及NOT逻辑门
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂与实验装置
6.2.2 SERS探针制备
6.2.3 紫外可见吸收光谱表征
6.2.4 SERS检测
6.3 结果与讨论
6.3.1 DNA分子开关及NOT逻辑门设计原理
6.3.2 增强基底的优化
6.3.3 DNA链长和老化盐浓度的影响
6.3.4 DNA分子开关及NOT逻辑门的运行结果
6.4 小结
参考文献
第七章 基于链置换反应的数种DNA光学逻辑门
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 试剂与实验装置
7.2.2 纳米金探针的制备
7.2.3 SERS检测
7.2.4 紫外可见吸收光谱表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 链置换逻辑门设计原理
7.3.2 基于DNA-GNP的NAND逻辑门
7.3.3 基于DNA-GNP的NOR逻辑门
7.3.4 基于DNA-GNP的XOR、INH及半减器
7.4 小结
参考文献
总结
附录：本人在攻读博士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3850735
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
本论文的创新点
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 重要的光学纳米材料-纳米金
1.1.1 纳米金的制备
1.1.2 纳米金的光学性质
1.1.3 纳米金的DNA功能化
1.2 DNA传感器
1.2.1 生物传感器
1.2.2 DNA传感器基础
1.2.3 基于纳米金的DNA光学传感器
1.3 DNA逻辑门
1.3.1 分子逻辑门
1.3.2 DNA逻辑门的设计原理
1.3.3 设计工具
1.3.4 基于纳米金的DNA光学逻辑门
1.4 本论文的目的和意义
参考文献
第二章 纳米金的表面功能化研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与实验装置
2.2.2 清洁及注意事项
2.2.3 纳米金的制备
2.2.4 纳米金的拉曼染料标记
2.2.5 纳米金的DNA修饰
2.2.6 紫外可见光谱表征
2.2.7 SERS检测
2.3 结果与讨论
2.3.1 拉曼染料浓度的影响
2.3.2 吐温20对GNP标记的影响
2.3.3 DNA修饰对GNP的影响
2.3.4 纳米金表面DNA负载量
2.4 本章小结
参考文献
第三章 基于非聚集态纳米金的DNA比色传感器
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂与实验装置
3.2.2 比色探针的制备
3.2.3 捕获探针的制备
3.2.4 紫外可见吸收光谱检测
3.2.5 高分辨透射电镜(HRTEM)
3.3 结果与讨论
3.3.1 DNA比色传感器原理
3.3.2 比色探针的稳定性
3.3.3 方法的选择性和灵敏度
3.3.4 定量检测目标DNA
3.3.5 单核酸多态性分析
3.4 本章小结
参考文献
第四章 基于非聚集态纳米粒子的双路复用DNA比色传感器
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与实验装置
4.2.2 比色探针的制备
4.2.3 捕获探针的制备
4.2.4 紫外可见吸收光谱检测
4.2.5 透射电子显微镜表征
4.2.6 NMF分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 双路复用DNA比色传感器原理
4.3.2 反应时间和磁珠使用量
4.3.3 单目标DNA模式下的检测
4.3.4 两种目标DNA的同时检测
4.3.5 两种目标DNA的定量分析
4.4 本章小结
参考文献
第五章 同时检测双组份DNA的SERS传感器
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂与实验装置
5.2.2 SERS探针的制备
5.2.3 捕获探针的制备
5.2.4 SERS检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 磁珠SERS联用同时检测双组份DNA原理
5.3.2 SERS探针的表征
5.3.3 捕获探针的非特异性吸附
5.3.4 双组份DNA的同时定量检测
5.4 小结
参考文献
第六章 基于SERS的DNA分子开关及NOT逻辑门
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂与实验装置
6.2.2 SERS探针制备
6.2.3 紫外可见吸收光谱表征
6.2.4 SERS检测
6.3 结果与讨论
6.3.1 DNA分子开关及NOT逻辑门设计原理
6.3.2 增强基底的优化
6.3.3 DNA链长和老化盐浓度的影响
6.3.4 DNA分子开关及NOT逻辑门的运行结果
6.4 小结
参考文献
第七章 基于链置换反应的数种DNA光学逻辑门
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 试剂与实验装置
7.2.2 纳米金探针的制备
7.2.3 SERS检测
7.2.4 紫外可见吸收光谱表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 链置换逻辑门设计原理
7.3.2 基于DNA-GNP的NAND逻辑门
7.3.3 基于DNA-GNP的NOR逻辑门
7.3.4 基于DNA-GNP的XOR、INH及半减器
7.4 小结
参考文献
总结
附录：本人在攻读博士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3850735
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