基于纸芯片微流控原理的动物源DNA浓度检测装置的研制

摘要

动物源性食品是以动物的皮肉、骨头等物质制成的食品，富含动物的蛋白质和DNA。随着我国经济的发展和物质需求的增长，动物源性食品的消耗量越来越大。在利益的驱使下，动物源性食品掺假问题愈发严重，社会亟需一种动物源性食品的简便、快捷、准确的鉴定方法，而目前动物源性成分的检测在快速性、准确性和商业化上的发展并不完善。鉴于此，本文将微流控纸芯片的多功能性、低成本、快速性和DNA检测动物源性成分的准确性结合在一起，提出了一种基于纸芯片微流控原理的动物源DNA浓度检测方法。
　　本文首先研究了基于纸芯片的DNA电化学检测原理：第一步，根据不同物种线粒体细胞色素C氧化酶I亚基基因的特异性，分别设计了修饰有巯基的DNA前部探针和修饰有氨基的DNA后部探针，两种探针可分别与目标DNA的两端特异性结合；第二步，通过纳米金粒子与巯基、氨基的硫-金键、氮-金键作用，实现DNA后部探针在纳米金粒子表面以及DNA前部探针在修饰有纳米金粒子的纸芯片电极表面的自组装；第三步，加入目标DNA后，目标DNA与两种探针分别结合，将纳米金粒子连接到纸芯片电极上，降低了电化学体系的电阻，增大了电化学体系的电流，且加入的目标DNA浓度的对数和通过纸芯片的电流大小呈线性关系。
　　在DNA电化学检测原理的指导下，本文进行了纸芯片的制作和DNA浓度检测装置的研制。首先通过手工制作的方法，设计和制作了四通道2D纸芯片和3D纸芯片，通过使用混合负载纳米金粒子的石墨烯的导电碳浆制作纸芯片电极，在电极上修饰纳米金粒子，为连接有巯基DNA前部探针在纸芯片电极表面的自组装做准备；接着，基于C8051F340单片机，根据并联电路各支路相互独立的原理，设计和制作了可互不影响的测量四个通道电流的四通道动物源DNA浓度检测装置，并通过Keil软件进行了单片机程序的编写。
　　本文最后通过动物源DNA浓度检测实验，验证了DNA浓度的对数和通过纸芯片的电流之间的线性关系，并通过数据分析计算，得到了DNA浓度的对数和电流大小的线性参数；对单片机程序的线性参数进行更新后，实现对动物源DNA浓度的检测。
　　综上所述，本文结合了纸芯片和DNA电化学检测，设计制作了基于纸芯片的动物源DNA浓度检测装置，为动物源性成分的检测开辟了一条新的道路。

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第1章 绪 论

1.1 课题的来源

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 国内外相关技术的发展现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 基于纸芯片的DNA电化学检测方法的研究

2.1 DNA条形码

2.2 纸芯片和纸芯片微流控

2.3 基于纸芯片的动物源DNA电化学检测原理

2.4 基于纸芯片的动物源DNA电化学检测原理的实现

2.5 基于纸芯片的动物源DNA浓度检测装置的系统组成

2.6 本章小结

第3章 纸芯片的制作

3.1 纸芯片的制作方法和材料选择

3.2 纸芯片的设计

3.3 纸芯片的制作

3.4 本章小结

第4章 动物源DNA浓度检测装置的硬件和程序设计

4.1 动物源DNA浓度检测装置的检测原理

4.2 动物源DNA浓度检测装置硬件的设计

4.3 动物源DNA浓度检测装置程序的设计

4.4 本章小结

第5章 基于纸芯片的动物源DNA浓度检测实验

5.1 基于纸芯片的动物源DNA浓度检测实验的目的

5.2 基于纸芯片的动物源DNA浓度检测实验的准备

5.3 基于纸芯片的动物源DNA浓度检测实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢