基于微纳结构的碱基变异DNA分子太赫兹光谱检测技术

发布时间：2022-08-23 18:23

　　基因突变检测对于生物医学应用是至关重要的,它可用于多种疾病的早期筛查、诊断及预后判断,尤其用于癌症研究分析。太赫兹波谱范围在电磁波谱的微波和红外区域之间,基因突变引起的DNA分子构象变化能级处于太赫兹波段,而细胞中生物分子的生物学功能密切相关的构象信息难以用现有的技术进行检测。太赫兹提供了其他光学、X射线以及核磁共振光谱技术中难以获得的信息。加之太赫兹辐射对生物体基本是无损伤的,所以近年来太赫兹技术迅猛进军生物医学领域,但是由于水对太赫兹波的强吸收,又遏制了太赫兹检测溶液中活性生物分子的构象变化。微纳结构与太赫兹技术的完美结合进一步推进了太赫兹检测活性生物分子的步伐。微纳结构能有效降低水对太赫兹波的吸收,增强生物分子的特征信号;同时仿真细胞为生物分子提供原生态微环境,消除传统的分子绑定引起的太赫兹信号改变。本论文利用太赫兹时域光谱（Terahertz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS）结合微纳生物传感芯片,检测液相环境中DNA分子的碱基变异。主要研究内容如下:（1）微纳结构构建生物分子的类细胞微环境受限体系。由于生物分子的太赫兹光谱特性,提出采用微纳结构... 

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景意义
    1.2 太赫兹波简介
    1.3 生物分子的太赫兹检测技术研究现状
        1.3.1 在固相DNA分子研究中的应用
        1.3.2 在液相DNA分子研究中的应用
    1.4 生物分子太赫兹检测的微纳结构研究现状
    1.5 研究思路与主要研究内容
    1.6 论文的结构安排
    1.7 本章小结
第二章 太赫兹光谱技术及生物分子太赫兹光谱特性
    2.1 太赫兹波的产生
        2.1.1 窄频带连续波产生技术
        2.1.2 宽频带脉冲波产生技术
    2.2 太赫兹波的探测
        2.2.1 非相干探测技术
        2.2.2 相干探测技术
    2.3 太赫兹时域光谱系统的光学参数提取
    2.4 生物分子的太赫兹理论计算
    2.5 生物分子的太赫兹光谱特性
    2.6 本章小结
第三章 液相样品的太赫兹微纳生物传感芯片研制
    3.1 微纳结构增强机理
    3.2 微纳结构生物传感芯片设计、制备及性能表征
        3.2.1 太赫兹生物分子溶液检测承载装置研究现状
        3.2.2 太赫兹微流控芯片
        3.2.3 太赫兹谐振环芯片
        3.2.4 太赫兹衰减全反射微流控芯片
    3.3 微纳结构受限体系中生物分子的构象分析
    3.4 本章小结
第四章 基于微纳传感芯片的液相DNA分子太赫兹光谱检测研究
    4.1 DNA、RNA碱基和稀有碱基的太赫兹光谱检测
        4.1.1 试验材料
        4.1.2 碱基的太赫兹时域光谱检测
        4.1.3 碱基的拉曼光谱检测
        4.1.4 结论
    4.2 多碱基突变DNA分子太赫兹光谱检测
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 基于微流控芯片的太赫兹光谱检测分析
        4.2.3 基于谐振环芯片的太赫兹光谱检测分析
        4.2.4 基于衰减全反射微流控芯片的太赫兹光谱检测分析
        4.2.5 分子动力学模拟
        4.2.6 多碱基突变DNA分子拉曼光谱比较分析
        4.2.7 结论
    4.3 本章小结
第五章 太赫兹光谱应用于临床疾病初探
    5.1 单碱基突变DNA分子太赫兹光谱检测
        5.1.1 试验材料
        5.1.2 单碱基突变DNA分子检测
        5.1.3 结论
    5.2 不同重复模式DNA分子太赫兹光谱检测
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 碱基重复DNA分子检测
        5.2.3 结论
    5.3 亨丁顿舞蹈症基因太赫兹光谱检测
        5.3.1 试验材料
        5.3.2 亨丁顿舞蹈症基因检测
        5.3.3 结论
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3678258