發卡式DNA電化學發光生物傳感器的研究.pdf

1、基因結構與基因功能研究的不斷深入已迅速推動了人類疾病的DNA診斷及基因治療的研究?；駾NA分子序列的微小改變，基因突變及多態性如一個或幾個核苷酸的取代、缺失或增多，就會導致遺傳性狀的改變或各種疾病的出現。分子信標是一種由寡聚核酸形成的發夾型分子，它包括一個環(loop)-干(stem)結構。這種DNA探針有很高的雜交特異性。分子信標因具有靈敏度高，特異結合性好等優點而被廣泛應用于生物學和生物分析領域。在注重功能基因研究的后基因組時期，

2、分子信標將會被更多地應用于基因突變引起的疾病的研究、活細胞中：DNA的檢測、蛋白質的檢測及生物芯片研究等。大規模的基因檢測要求建立更簡單、快速、廉價、微型化的分析裝置。許多新的生物技術的開發，為發展高靈敏度、高特異性的基因分析檢測方法注入了活力，其中利用DNA雙鏈的堿基互補配對原則發展起來的各種DNA生物傳感技術，受到生物分析工作者的高度重視。 電化學發光是在電極上施加一定的電壓使電極反應產物之間或電極反應產物與溶液中某組分之間

3、進行化學反應而產生的一種光輻射。根據電化學發光的強度進行的分析方法稱為電化學發光分析法。該方法具有化學發光法的靈敏度高、線性范圍寬和儀器簡單等優點，也具有電化學法容易控制等優點。電化學發光DNA生物傳感器因其靈敏度高起而使其研究受到人們的關注。但是，現報道電化學發光：DNA生物傳感器存在背景信號大或目標物需要修飾等缺點。 本論文的目的是探索研究以發卡式DNA為分子識別物質，以釕聯吡啶衍生物為電化學發光信號物質，構建高選擇性簡單的

4、電化學發光DNA生物傳感器的可行性，研究發卡式DNA探針的結構對傳感器選擇性的影響。 本論文由緒論、研究報告兩部分組成。第一部分為緒論，介紹了DNA傳感器原理、分類，總結了電化學發光分析體系和分析方法特點，分子信標的特性，綜述了DNA檢測方法的研究進展和應用，最后闡述了本論文的研究目的和內容。第二部分為研究報告，由兩部分組成。研究報告的第一部分為發卡式DNA電化學發光生物傳感器制作和基本性能的研究。提出用二(2，2’-聯吡啶)(

5、2，2’-吡啶-4,4’-二碳酸)琥珀酰胺釕(Ru(bpy)<,2>(dcbpy)NHS)標記發卡式DNA，制得探針 Ru(boy)<,2>(dcbpy)NHS-hairpin-DNA，將探針固定在金電極上制得電化學發光傳感器，與待測的目標DNA雜交，然后在含有三丙胺(TPA)的雜交緩沖溶液中施加電壓，記錄電化學發光信號，通過電化學發光信號的變化對目標DNA進行檢測。 當不存在互補ss-DNA時，探針處于閉合狀態，標記物釕聯吡啶

6、離電極很近，產生強的電化學發光信號；存在互補序列時，探針與目標ss-DNA發生雜交發應，環狀結構被打開，形成剛性的直鏈ds-DNA，標記物遠離電極，電化學發光強度降低。試驗結果表明，發卡式DNA為探針與傳統的直鏈DNA探針檢測相比，可以極大的提高電化學發光傳感器的選擇性；電化學發光強度與目標DNA濃度的負對數在2.7×10<'-10>mol L<'-1>～5.4×10<'-6> mol L<'-1>范圍內分段成線形關系，檢出限為9.0×

7、10<'-11>mol L<'-1>，對1.0×10<'-9>mol L<'-1>濃度的靶DNA進行7次測定，相對標準偏差為3.9％。研究報告的第二部分研究了不同發卡式DNA電化學發光生物傳感器的選擇性問題。研究了電化學發光傳感器對單堿基錯配序列以及多堿基錯配序列的識別，發現本文設計的傳感器能夠將單堿基錯配序列從互補序列中區分開來。還研究了固定有不同環長探針傳感器的選擇性，將不同長度發卡式DNA的探針固定于金電極上，與待測目標進行雜交后

8、，將雜交后的電極作為工作電極，在含有TPA的溶液中進行電化學發光測量。實驗結果表明，探針中DNA的長度影響其在電極表面的固定量，且制作的傳感器可以很好的檢測多堿基錯配系列。選擇合適的發卡式DNA，提高傳感器的選擇性。 本研究工作主要以電化學發光為檢測手段，結合發卡式DNA、DNA雜交技術、自組裝技術制作了一種新的電化學發光DNA傳感器。本論文的研究結果表明，以發卡式DNA為分子識別物質，以釕聯吡啶衍生物為電化學發光信號物質，構建