基于DNA纳米金颗粒的生物传感器的研究方法

发布时间：2019-05-10 07:46

【摘要】：上个世纪六十年代,生物酶与多种电化学传感器相互结合,构成了一种新型的分析装置——生物传感器。如今,这种分析装置已经成为现有生物技术中不可或缺的一种重要检测部分及手段。而随着各种高新科技,如光纤技术、压电石英晶体震频技术、表面等离子体技术、纳米技术、DNA链置换技术和荧光技术等技术的飞速发展,这些技术已经较为完美的结合到生物传感器之中。在多种技术中,尤其是DNA荧光技术和纳米技术已经成为与DNA生物传感器密切相关重要技术。 1959年,Richard Feynman首次提出了用逐个的原子和分子来构建出物体的思想模型。之后,研究者将能够操作细小到0.1-100nm(1nm=10-9m)之间物体的这类技术称为纳米技术。这项技术包括表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等。目前,纳米技术尤其是纳米金颗粒技术,已经成为物理学、化学、生物学和材料学等诸多学科共同进步研究的重点方向,并且形成了巨大的产业链。今后也必将继续成为重要的科学技术之一。 DNA链置换技术是基于DNA分子单链之间特异性杂交的原理所进行的。即在反应体系中,加入一条与原DNA单链(A链)互补程度更高的DNA单链(B链),来释放原先与A链结合但是互补程度相对略低的DNA单链(A’链)的过程。这种技术具有很强的准确性、自发性和灵敏性。随着生物技术的发展,研究者可以使用链置换技术控制DNA纳米结构的自组装,并通过程序化的互补链杂交,构造出多样化、快速增长的DNA纳米结构和纳米器件。荧光主要是指某种物质在受到特定波长光的照射激发后,吸收其光能。该物质原子中的电子会被激发到更高的能级,进入到激发态,并立即会发出波长稍高于入射光波长的出射光。DNA荧光技术在DNA纳米装置、DNA分子自组装和DNA计算等新兴技术的发展上都发挥了重要作用。 DNA磁性颗粒吸附技术是以链霉亲和素偶联的磁珠作为固相基质,将蛋白、抗体、小分子、糖类和DNA等多种生物素化的复合物与之结合。之后,使用磁性吸附架高效地收集磁珠。该吸附架则成为实验中,相应操作靶分子的工具。本研究通过DNA链置换技术将纳米金颗粒、DNA荧光技术和DNA磁性颗粒吸附技术融为一体,设计为一种新型的DNA生物传感器。本实验一方面先将人工设计的DNA置换链假定为某种特定的致病基因或病毒基因；接着利用杂交附着手段把DNA荧光链,固定在纳米金颗粒上；然后加入置换链,通过检测荧光值的变化,来确定置换链是否将荧光链置换出来,从而证明待定的溶液中含有被我们假定为致病基因或病毒基因的DNA置换链。另一方面,我们使用M-280磁性颗粒捕捉施放纳米金颗粒的方法,通过链置换技术,观察磁性颗粒对纳米金颗粒的捕捉和施放,来检测待定溶液中是否含有被假定为致病基因或病毒基因的DNA置换链。最后,我们还将上述两种方法融合在同一传感器之中,通过检测荧光值的变化和观察磁性颗粒捕捉和施放,可以同时检测两种不同的被假定为致病基因或病毒基因的DNA置换链。这三种检测方法都取得了成功,其中在单一荧光修饰的传感器中在加入置换链40分钟时其荧光值增加为基底的1444.78%,在单一的磁性颗粒吸附的传感器中,通过肉眼就能立刻的观察出溶液的颜色和形态变化；在磁性颗粒吸附和荧光修饰的生物传感器中,加入使磁性吸附施放的置换链之后,肉眼就能立刻的观察出溶液的颜色和形态变化,并且在加入荧光链的置换链后,40分钟时其荧光值增加为基底的348.89%。总之,生物传感器将成为一种十分快捷、准确、稳定、并且无污染的方法和工具,为分子生物学和医学领域提供一个新型的检测手段。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R392

【参考文献】