基于DNA和氧化石墨烯纳米材料的生物传感研究

发布时间：2017-05-16 06:08

  本文关键词：基于DNA和氧化石墨烯纳米材料的生物传感研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：DNA纳米技术在分子生物学和纳米科学中成为最为活跃的研究领域，它为纳米技术产品的制作提供了一种新技术、新方法，对一些微电子元件的研究具有深远的意义，尤其在生物传感器研究中受到大多数科学家的青睐。它的推广应用将带来巨大的经济效益并引发相关领域的一次技术进步。基于DNA构象的变化和氧化石墨烯的纳米放大作用和对荧光的猝灭作用，我们开展了以下工作： （1）提出了一种基于DNA构象效应和噻唑橙作为荧光探针进行银离子检测的荧光传感方法。噻唑橙是一种非对称性花菁类染料，当存在银离子时，银离子的特异性DNA（SSD）就会由无规则卷曲结构形成发卡型结构，，噻唑橙分别与SSD和SSD/Ag+通过不同的方式相互作用后检测荧光强度，噻唑橙作为荧光探针能够识别ssDNA/发卡结构。由于SSD与Ag+的结合具有特异性，所以此方法具有高灵敏性、高选择性而且方便简单。其检测限为3.6nM。 （2）发展了一种超高灵敏度检测铅离子（Pb~(2+)）的传感平台，检测限能低至5pM。设计了一种Pb~(2+)引发的核酸外切酶辅助的DNA再循环系统来提高检测的灵敏度。在实验中，铅离子依赖的8-17脱氧核酶和它的底物被用来形成杂交的双链，加入铅离子，底物被切割并且从双链中分离，然后释放的8-17脱氧核酶作为核酸外切酶辅助的DNA再循环体系的被测靶向，通过连续地循环8-17脱氧核酶，荧光信号被放大。铅离子能够被灵敏地检测到，检测限低至5pM，比传统的基于8-17脱氧核酶检测铅离子的方法低500倍。 （3）结合二抗anti-IgG和辣根过氧化物酶（HRP），发展了一种以石墨烯为基础的信号放大探针。首先我们研究了HRP在氧化石墨烯（GO）纳米表面的结构和功能，结果表明，HRP保持了78%的活性和77%的α-螺旋结构。然后HRP和anti-IgG被共同吸附到GO的表面形成双功能纳米探针。这种纳米探针既增加了结合能力也增加了信号放大能力。与传统的生物共轭物比如酶联抗体相比，共吸附能够避免生物分子之间的化学连接，从而很好地保留了生物分子的生物活性。作为这种方法的一个应用，纳米探针被用于“三明治”法免疫检测癌症标记物，能够使检测灵敏度提高。用这种方法检测甲胎蛋白（AFP），检测限达10pg/mL，灵敏度明显高于传统的酶联免疫法。这种以GO为基础的纳米探针能广泛用于分子诊断。 （4）利用单链和四面体结构在氧化石墨烯（GO）表面吸附能力的差异发展了一种基于GO的荧光检测铅离子的方法，此方法简便快捷。
【关键词】：DNA纳米材料 氧化石墨烯 生物传感器
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 前言11-21
• 1.1 核酸适配体及其生物传感应用11-18
• 1.1.1 荧光光谱法12-14
• 1.1.2 比色法14-17
• 1.1.3 电化学法17-18
• 1.2 脱氧核酶及其生物传感应用18
• 1.3 氧化石墨烯及其生物传感应用18-20
• 1.4 本论文研究的意义和内容20-21
• 第二章 利用 DNA 探针和噻唑橙检测银离子21-27
• 摘要21
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验部分22-23
• 2.2.1 仪器22
• 2.2.2 材料与试剂22
• 2.2.3 TO 浓度的优化22
• 2.2.4 银离子的检测22-23
• 2.3 结果与讨论23-26
• 2.3.1 银离子检测传感器的原理23-24
• 2.3.2 TO 浓度的优化24-25
• 2.3.3 银离子检测的动力学研究25
• 2.3.4 灵敏度和选择性25-26
• 2.4 结论26-27
• 第三章 基于铅离子引发的核酸外切酶辅助 DNA 循环的高灵敏度检测铅离子27-34
• 摘要27
• 3.1 前言27-28
• 3.2 实验部分28-29
• 3.2.1 试剂与材料28
• 3.2.2 荧光信号的检测28-29
• 3.2.3 基于 8-17 脱氧核酶和底物检测 Pb2+29
• 3.2.4 基于核酸外切酶辅助 DNA 循环检测 DNA29
• 3.2.5 基于铅离子引发的核酸外切酶辅助 DNA 循环检测铅离子29
• 3.3 结果与讨论29-33
• 3.3.1 基于 8-17 脱氧核酶检测 Pb2+的检测限29-30
• 3.3.2 用核酸外切酶辅助 DNA 循环检测 DNA30-31
• 3.3.3 基于铅离子引发的核酸外切酶辅助 DNA 循环检测铅离子31-33
• 3.4 结论33-34
• 第四章 基于氧化石墨烯的信号放大探针用于癌症标记物的高灵敏检测34-42
• 摘要34
• 4.1 前言34-36
• 4.2 实验部分36-38
• 4.2.1 实验材料36
• 4.2.2 GO-蛋白复合体的组装36-37
• 4.2.3 辣根过氧化物酶活性的测量37
• 4.2.4 圆二色谱的测量37
• 4.2.5 GO 信号探针用于 AFP 的检测37-38
• 4.3 结果与讨论38-41
• 4.3.1 GO-HRP 复合物的组装和结构38-39
• 4.3.2 表征39-40
• 4.3.3 anti-IgG-GO-HRP 复合探针的组装和结构40-41
• 4.3.4 癌症标志物的模型传感平台41
• 4.4 结论41-42
• 第五章 基于 G-四面体和 GO 的荧光法检测铅离子42-46
• 摘要42
• 5.1 引言42
• 5.2 实验部分42-43
• 5.2.1 材料与试剂42-43
• 5.2.2 仪器43
• 5.2.3 DNA 浓度的选择43
• 5.2.4 GO 浓度的选择43
• 5.3 结果与讨论43-45
• 5.4 结论45-46
• 参考文献46-57
• 致谢57-58
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果58

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张治洲;季巧丽;崔宝宁;;纳米材料对DNA热变性行为的影响[J];天津科技大学学报;2009年01期

2 苗云霞;;纳米材料在DNA电化学生物传感器中的应用[J];安徽农业科学;2010年21期

3 张文毓;;石墨烯应用研究进展综述[J];新材料产业;2011年07期

4 黄伟涛;罗红群;李念兵;;基于纳米材料的汞离子传感器研究进展[J];三峡环境与生态;2011年03期

5 肖敏,杜续生,孟跃中,张世震;新方法合成导电聚芳双硫醚/石墨剥离纳米复合材料(英文)[J];中山大学学报(自然科学版);2003年S1期

6 杜续生,肖敏,孟跃中,Hay A S;新方法合成聚芳双硫醚/石墨导电纳米复合材料(英文)[J];中山大学学报(自然科学版);2003年S1期

7 陈霞,靳健,杨文胜,郭中满,江林,杨百全,徐力,魏莉,李铁津,郑大方;DNA模板诱导针状CdS纳米粒子的形成[J];高等学校化学学报;2000年07期

8 ;美科学家设计出简便快速的纳米电线制造方法 只需加热即可将氧化石墨烯转为导电物质[J];光机电信息;2010年06期

9 黄颖霞;周宁琳;李利;刘颖;魏少华;沈健;;石墨层间化合物的合成及其结构研究[J];南京师大学报(自然科学版);2005年04期

10 黄萍珍;莫羡忠;;聚合物/氧化石墨纳米复合材料的研究进展[J];化工技术与开发;2006年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 丁宝全;申西波;宋晨;王金业;石党委;王振刚;刘娜;;DNA纳米材料作为模板构建手性金属等离子体结构[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

2 周翠松;刘巧玲;方晓红;;一种水溶性富勒烯纳米材料的DNA光剪切性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年

3 丁宝全;;DNA折纸结构引导的功能纳米材料的可控自组装[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

4 刘海英;陈刚;步宇翔;;碱基对的多铜修饰对DNA导电性的增强作用[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年

5 赵宏远;李俊杰;桑润滋;;单细胞凝胶电泳技术检测不同处理山羊精子DNA损伤[A];中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会第十五届学术研讨会论文集（下册）[C];2010年

6 刘玲;付强;朱化彬;彭秀丽;郝海生;杜卫华;赵学明;王栋;;牛毛囊基因组DNA制备方法的比较研究[A];中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会第十五届学术研讨会论文集（上册）[C];2010年

7 梁春柳;;一个新的筛选化合物与DNA交互作用的简便方法[A];2010年全国药物毒理学学术会议论文集[C];2010年

8 张文众;李永宁;方瑾;梁春来;张倩男;;体外新评价方法——完整细胞核DNA检测板[A];全国生化/工业与卫生毒理学学术会议论文集[C];2010年

9 邹丹丹;汪海林;;基于DNA甲基化结合蛋白MBD的甲基化分析[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年

10 张晔;杜智;杨斌;高英堂;;检测外周血中游离DNA的应用前景(综述)[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 陈杰;信息技术将重组汽车DNA[N];科技日报;2010年

2 刘霞;科学家研发出新型人工合成DNA载体[N];科技日报;2010年

3 南方;化危为机 企业需韧性生长的DNA[N];中国企业报;2009年

4 吴强;港大引新技术DNA辨食材[N];中国食品质量报;2010年

5 本报记者 施晓焰　通讯员 马丽娟;云南：DNA数据库成“打拐”得力帮手[N];人民公安报;2009年

6 张巍巍;垃圾DNA可促进癌症发展首获证实[N];科技日报;2010年

7 常丽君;虱子DNA表明人类17万年前首次穿衣[N];科技日报;2011年

8 记者 冯卫东;DNA碱基序列决定其光敏性假设获证实[N];科技日报;2008年

9 许文强;拆、装更便捷的DNA双螺栓结构模型[N];大众科技报;2008年

10 记者 常丽君;研究人员发现自组装DNA链的最佳长度[N];科技日报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郭晓兰;端粒功能异常诱导的DNA损伤反应及其在肿瘤发生中的作用与分子机制[D];重庆医科大学;2010年

2 陈志健;1.8 GHz微波对X射线和阿霉素致淋巴细胞DNA损伤修复及对蛋白表达的影响[D];浙江大学;2010年

3 朱慧芳;Y家族DNA聚合酶对化学致癌物MNNG应答的转录调控研究[D];浙江大学;2009年

4 万超;抗猪瘟嵌合DNA疫苗及TRIF的DNA疫苗佐剂效应研究[D];武汉大学;2009年

5 赵丽霞;克隆绵羊印记相关基因的DNA甲基化研究[D];内蒙古农业大学;2010年

6 沈美龙;基于DNA免疫的乙型肝炎病毒表面抗原大中小蛋白的免疫原性研究[D];南京医科大学;2010年

7 徐铁刚;细菌DNA磷硫酰化修饰与限制[D];上海交通大学;2008年

8 高鹏;特异性介导DNA转导的多结构域嵌合蛋白的构建、表达及鉴定[D];吉林大学;2011年

9 康大伟;DNA分子器件场效应理论研究[D];山东大学;2010年

10 高天;基于寡核苷酸芯片的地中海贫血特异性DNA甲基化的研究[D];第三军医大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘晓荣;纳米材料修饰电化学DNA和适体生物传感器的研究[D];西北大学;2010年

2 李康;基于纳米材料的电化学DNA生物传感器在快速检测大肠杆菌中的应用和研究[D];华东师范大学;2011年

3 徐平平;基于DNA和氧化石墨烯纳米材料的生物传感研究[D];鲁东大学;2013年

4 王婷婷;DNA和微生物模板合成纳米材料及其应用研究[D];安徽大学;2010年

5 傅玲;氧化石墨和聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料的制备、表征及应用研究[D];湖南大学;2005年

6 任洪柳;新型DNA切割体系的构建及其机理研究[D];华东理工大学;2011年

7 胡玉伟;自掺杂聚苯胺在无指示剂及免标记DNA电化学检测中的应用[D];青岛科技大学;2010年

8 李芳;基于磁性微粒的法医样本DNA纯化[D];西北大学;2011年

9 芦丽淦;柚皮素及聚乙二醇增强乙肝DNA疫苗免疫效果的研究[D];河南大学;2010年

10 杨锦艳;六种香豆素有效成分与DNA相互作用的研究[D];山西医科大学;2010年

  本文关键词：基于DNA和氧化石墨烯纳米材料的生物传感研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：369690