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基于纳米材料及DNA纳米技术的光学生物传感新方法

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目录

第1章 绪 论

1.1光学生物传感技术

1.1.1原理

1.1.2荧光光谱型生物传感检测技术

1.1.3 紫外-可见分光光度型光学生物传感技术

1.2 纳米材料

1.2.1纳米材料及其分类

1.2.2纳米酶及其分类

1.2.3纳米酶在光学生物传感的应用

1.3 DNA纳米技术及其光学生物传感技术

1.3.1 DNA纳米技术的结构基础

1.3.2 DNA纳米技术在光学生物传感中的应用

1.4本研究论文的工作

第2章 掩蔽纳米酶用于腺苷脱氨酶活性及抑制剂的灵敏检测

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验仪器与试剂

2.2.2 金纳米颗粒的制备

2.2.3 纳米酶的合成

2.2.4腺苷脱氨酶的荧光检测

2.2.5抑制剂的测定

2.3实验结果与讨论

2.3.1实验设计与工作原理

2.3.2纳米酶的制备和表征

2.3.3 原理验证

2.3.4 条件优化

2.3.5 灵敏度考察

2.3.6 抑制剂考察

2.4小结

第3章 杂交链式反应用于自组装单步灵敏抗体检测

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验仪器与试剂

3.2.2 琼脂糖凝胶电泳分析

3.2.3 抗地高辛抗体的检测

3.2.4 抗地高辛抗体的选择性分析

3.2.5 复杂体系中抗地高辛抗体的检测

3.3结果与讨论

3.3.1 实验设计与工作原理

3.3.2 原理验证

3.3.3 条件优化

3.3.4 检测方法的灵敏度考察

3.3.5 选择性分析

3.3.6 复杂体系中抗地高辛抗体的检测

3.4小结

总结

参考文献

致谢

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摘要

光学生物传感技术把生物识别事件通过光学信号的变化显示出来,从而实现对化学、生物信息的定量分析,具有灵敏度高、检测速度快、能够实现多通道检测等优点。纳米材料通常有一些纳米材料独有的物理化学性质,其中一些纳米材料表现出酶样活性,是天然酶的高度稳定和低成本的替代品,这种纳米材料成为纳米酶。与天然酶相比,纳米酶具有低成本、高稳定性和耐用性等优点,是天然酶的高度稳定和低成本的替代品。纳米酶的发现给生物传感器设计等领域的发展带来了新的机遇。DNA纳米技术利用碱基A、T、C、G之间的互补配对原则,通过人为控制碱基连接顺序,可以使核酸结构得到控制。DNA纳米技术的出现不仅对纳米科学技术领域还对材料化学、生物遗传学、光电子学、医学等领域产生了深刻的影响。本论文将光学传感技术与纳米酶及DNA传感技术的优势相结合,发展酶检测及抗体检测的新方法。  本论文主要开展了以下工作:  腺苷脱氨酶(ADA)活性及其抑制剂的测定在疾病监测、疾病诊断中具有十分重要的地位。我们设计并合成了一种用于特异性灵敏检测腺苷脱氨酶活性及抑制作用的掩蔽纳米酶。碱性磷酸酶底物磷酸4-甲基伞酮(4-MUP)可与碱性磷酸酶(ALP)反应,使磷酸酯键分解发出荧光。在金纳米颗粒上修饰ALP和核酸适配体(aptamer),再加入腺苷通过静电作用将aptamer折叠起来,从而将碱性磷酸酶进行掩蔽。当存在待测物腺苷脱氨酶ADA时,ADA与腺苷发生水解反应打开aptamer的掩蔽,使ALP暴露出来。底物4-MUP与ALP发生反应释放出荧光信号,实现对AD的检测。Aptamer折叠起来将ALP进行掩蔽,显著降低了本方法对ADA检测的背景信号,提高了方法信噪比,增加了检测的准确度和灵敏度。  抗体在分子成像、疾病诊疗等领域具有十分重要的作用,是许多疾病的生物标志物。因此抗体的高灵敏、高特异性检测仍是研究人员关心的重点。我们开发了一种基于杂交链式反应信号放大法的DNA自组装法单步灵敏检测抗体的方法。以抗地高辛抗体作为模板进行验证。在引发链上修饰抗体的亲和抗原Dig,通过抗原抗体间的特异性结合,将引发链与抗体Dig-ab组装成抗体-DNA复合物。抗体-DNA复合物可引发修饰了荧光基团FAM和淬灭基团BHQ1的发夹DNA发生杂交链式反应形成自组装。当自组装发生后,荧光恢复,并通过HCR反应过程将荧光信号放大,从而实现高灵敏检测,估算的检测限约为0.032nM。此外,通过在引发链上修饰不同的抗原配体连接并缀合到合成的引发链DNA序列上,本方法可实现对多种抗体的高灵敏检测。

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