基于核酸修饰的纳米孔生物传感技术和单细胞分析应用研究
发布时间：2023-04-23 14:56
随着分析化学学科的不断发展,生命科学领域中蛋白质、核酸、生物小分子等相关信息越来越多地需要借助于生物传感技术来进行分析和检测获得。快速并且准确的获取某些生命分子的信息对生物医学以及临床诊断和治疗具有重要而积极的意义。随着医学诊断水平的不断提高以及科学研究的持续深入,对生命科学中检测方法的要求也相应的日益提高。开发可以更好的满足研究和各种实际应用需要的,并且具有高灵敏度、高特异性、低成本、简单快速的定性或定量的分析方法成为分析化学科研工作者的重要课题。本论文基于杂交链式反应(HCR)扩增技术,纳米孔阵列和新型玻璃纳米孔材料与光学、电化学检测技术和纳米尺寸的定位技术相结合,发展了一系列高灵敏度、高特异性的生物传感分析方法用于肿瘤标志物、核酸以及小分子检测,并进一步通过结合纳米生化检测仪平台实现单细胞水平上的活细胞分析。具体内容如下:一、基于杂交链式反应扩增的无标记纳米孔阵列传感器用于高灵敏检测Survivin m RNASurvivin是一种与癌症相关的基因,对于细胞调亡有抑制作用。在正常的分化组织中表达很低或几乎没有,而在癌细胞中表达量却很高,Survivin m RNA在细胞中的表达水...
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 生命科学与生物传感器概述
1.1.1 生物传感器的分类
1.1.2 光学生物传感器
1.1.3 电化学生物传感器
1.2 核酸适配体在生物传感器中的应用
1.3 纳米孔传感器概述
1.3.1 生物纳米孔
1.3.2 合成纳米孔
1.4 阳极氧化铝纳米孔膜在生物传感中的应用
1.4.1 阳极氧化铝纳米孔膜光学传感器
1.4.2 阳极氧化铝纳米孔膜电化学传感器
1.5 玻璃纳米孔在生物传感中的应用
1.5.1 玻璃纳米孔在生物成像分析中的应用
1.5.2 玻璃纳米孔在单分子和单细胞分析中的应用
1.6 本研究论文的工作内容
第2章 基于杂交链式反应扩增的无标记高灵敏纳米孔阵列传感器用于Survivin mRNA的检测
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 主要实验试剂与仪器
2.2.2 阳极氧化铝纳米孔阵列传感器制备
2.2.3 阳极氧化铝纳米孔阵列传感器HCR扩增检测Survivin mRNA
2.2.4 凝胶电泳
2.2.5 利用SEM和 AFM表征HCR产物
2.2.6 电化学测量
2.2.7 细胞培养与细胞内RNA的提取
2.3 结果与讨论
2.3.1 实验原理
2.3.2 Survivin mRNA与 H1和H2 探针之间特异性相互作用的研究
2.3.3 实验原理验证
2.3.4 传感器优化及检测性能考察
2.3.5 传感器特异性考察
2.3.6 传感器信号重现性考察
2.3.7 传感器用于实际样品的检测
2.4 小结
第3章 基于核酸适配体的玻璃纳米孔传感器用于单细胞内小分子物质分析
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 主要实验试剂与仪器
3.2.2 玻璃纳米孔的制备与表征
3.2.3 玻璃纳米孔内壁光催化还原镀金
3.2.4 镀金玻璃纳米孔内壁化学修饰
3.2.5 电化学测量
3.2.6 体外和细胞内多巴胺检测
3.2.7 细胞培养与细胞裂解
3.2.8 细胞活性和与玻璃纳米孔物质交换验证
3.2.9 试剂盒检测细胞裂解液中多巴胺浓度
3.3 结果与讨论
3.3.1 实验设计原理
3.3.2 传感器组装过程及其表征
3.3.3 实验可行性验证
3.3.4 实验条件优化
3.3.5 单孔玻璃纳米孔传感器用于体外实时检测多巴胺含量
3.3.6 单孔玻璃纳米孔传感器实时检测单个PC12 细胞内多巴胺含量
3.3.7 双孔玻璃纳米孔传感器用于实时检测单个PC12 细胞内多巴胺含量可行性验证
3.3.8 双孔玻璃纳米孔传感器选择性和再生性考察
3.3.9 双孔玻璃纳米孔孔径与传感器性能关系考察
3.3.10 双孔玻璃纳米孔传感器实时检测细胞内多巴胺
3.3.11 试剂盒检测细胞中多巴胺浓度
3.4 小结
第4章 基于核酸适配体的双孔玻璃纳米孔传感器用于研究细胞药物治疗及细胞外泌行为
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 主要实验试剂与仪器
4.2.2 双孔玻璃纳米孔的制备与表征
4.2.3 玻璃纳米孔内壁光催化还原镀金
4.2.4 镀金玻璃纳米孔内壁化学修饰
4.2.5 细胞培养微孔阵列玻璃芯片刻蚀
4.2.6 电化学测量
4.2.7 传感器检测药物治疗后PC12 细胞内多巴胺含量
4.2.8 传感器检测PC12 细胞外泌行为
4.3 结果与讨论
4.3.1 传感器研究PC12 细胞对药物响应
4.3.2 传感器研究PC12 细胞的多巴胺外泌行为
4.4 小结
第5章 基于核酸适配体的双孔玻璃纳米孔传感器用于研究细胞活性氧分泌
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要实验试剂与仪器
5.2.2 双孔玻璃纳米孔的制备与表征
5.2.3 玻璃纳米孔内壁光催化还原镀金
5.2.4 G-四链体DNAzyme的制备及活性验证
5.2.5 镀金玻璃纳米孔内壁化学修饰
5.2.6 电化学测量
5.2.7 检测细胞过氧化氢分泌
5.2.8 细胞培养
5.3 结果与讨论
5.3.1 实验设计原理
5.3.2 玻璃纳米孔及G-四链体DNAzyme活性的表征
5.3.3 实验可行性验证
5.3.4 实验条件优化
5.3.5 传感器对过氧化氢的检测性能考察
5.3.6 传感器用于细胞过氧化氢分泌的检测
5.4 小结
结论及论文创新点说明
参考文献
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3799935
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 生命科学与生物传感器概述
1.1.1 生物传感器的分类
1.1.2 光学生物传感器
1.1.3 电化学生物传感器
1.2 核酸适配体在生物传感器中的应用
1.3 纳米孔传感器概述
1.3.1 生物纳米孔
1.3.2 合成纳米孔
1.4 阳极氧化铝纳米孔膜在生物传感中的应用
1.4.1 阳极氧化铝纳米孔膜光学传感器
1.4.2 阳极氧化铝纳米孔膜电化学传感器
1.5 玻璃纳米孔在生物传感中的应用
1.5.1 玻璃纳米孔在生物成像分析中的应用
1.5.2 玻璃纳米孔在单分子和单细胞分析中的应用
1.6 本研究论文的工作内容
第2章 基于杂交链式反应扩增的无标记高灵敏纳米孔阵列传感器用于Survivin mRNA的检测
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 主要实验试剂与仪器
2.2.2 阳极氧化铝纳米孔阵列传感器制备
2.2.3 阳极氧化铝纳米孔阵列传感器HCR扩增检测Survivin mRNA
2.2.4 凝胶电泳
2.2.5 利用SEM和 AFM表征HCR产物
2.2.6 电化学测量
2.2.7 细胞培养与细胞内RNA的提取
2.3 结果与讨论
2.3.1 实验原理
2.3.2 Survivin mRNA与 H1和H2 探针之间特异性相互作用的研究
2.3.3 实验原理验证
2.3.4 传感器优化及检测性能考察
2.3.5 传感器特异性考察
2.3.6 传感器信号重现性考察
2.3.7 传感器用于实际样品的检测
2.4 小结
第3章 基于核酸适配体的玻璃纳米孔传感器用于单细胞内小分子物质分析
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 主要实验试剂与仪器
3.2.2 玻璃纳米孔的制备与表征
3.2.3 玻璃纳米孔内壁光催化还原镀金
3.2.4 镀金玻璃纳米孔内壁化学修饰
3.2.5 电化学测量
3.2.6 体外和细胞内多巴胺检测
3.2.7 细胞培养与细胞裂解
3.2.8 细胞活性和与玻璃纳米孔物质交换验证
3.2.9 试剂盒检测细胞裂解液中多巴胺浓度
3.3 结果与讨论
3.3.1 实验设计原理
3.3.2 传感器组装过程及其表征
3.3.3 实验可行性验证
3.3.4 实验条件优化
3.3.5 单孔玻璃纳米孔传感器用于体外实时检测多巴胺含量
3.3.6 单孔玻璃纳米孔传感器实时检测单个PC12 细胞内多巴胺含量
3.3.7 双孔玻璃纳米孔传感器用于实时检测单个PC12 细胞内多巴胺含量可行性验证
3.3.8 双孔玻璃纳米孔传感器选择性和再生性考察
3.3.9 双孔玻璃纳米孔孔径与传感器性能关系考察
3.3.10 双孔玻璃纳米孔传感器实时检测细胞内多巴胺
3.3.11 试剂盒检测细胞中多巴胺浓度
3.4 小结
第4章 基于核酸适配体的双孔玻璃纳米孔传感器用于研究细胞药物治疗及细胞外泌行为
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 主要实验试剂与仪器
4.2.2 双孔玻璃纳米孔的制备与表征
4.2.3 玻璃纳米孔内壁光催化还原镀金
4.2.4 镀金玻璃纳米孔内壁化学修饰
4.2.5 细胞培养微孔阵列玻璃芯片刻蚀
4.2.6 电化学测量
4.2.7 传感器检测药物治疗后PC12 细胞内多巴胺含量
4.2.8 传感器检测PC12 细胞外泌行为
4.3 结果与讨论
4.3.1 传感器研究PC12 细胞对药物响应
4.3.2 传感器研究PC12 细胞的多巴胺外泌行为
4.4 小结
第5章 基于核酸适配体的双孔玻璃纳米孔传感器用于研究细胞活性氧分泌
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要实验试剂与仪器
5.2.2 双孔玻璃纳米孔的制备与表征
5.2.3 玻璃纳米孔内壁光催化还原镀金
5.2.4 G-四链体DNAzyme的制备及活性验证
5.2.5 镀金玻璃纳米孔内壁化学修饰
5.2.6 电化学测量
5.2.7 检测细胞过氧化氢分泌
5.2.8 细胞培养
5.3 结果与讨论
5.3.1 实验设计原理
5.3.2 玻璃纳米孔及G-四链体DNAzyme活性的表征
5.3.3 实验可行性验证
5.3.4 实验条件优化
5.3.5 传感器对过氧化氢的检测性能考察
5.3.6 传感器用于细胞过氧化氢分泌的检测
5.4 小结
结论及论文创新点说明
参考文献
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3799935
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