基于银铜纳米材料和核酸染料的荧光生物传感新方法

摘要

纳米材料由于独特的微尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应，其化学、电学、光学、磁学性质显示出常规材料所不可比拟的优越性能，已经引起多领域专家学者的关注。核酸染料，如SYBR GreenⅠ、SYBR Gold等也早已得到广泛研究和应用。近年来，将纳米材料以及核酸染料与生物传感方法相结合设计的新型荧光生物传感器，已经在食品卫生检测、环境监测、临床诊断、生物医学研究等领域得到广泛应用。本研究论文主要围绕银纳米簇、铜纳米颗粒以及核酸染料作为荧光信号探针，构建新型的荧光免标记生物传感方法，实现了对核酸酶、生物小分子巯基化合物的检测。
　　（1）第二章，基于富含鸟嘌呤核苷（富G碱基）的DNA序列靠近银纳米簇合成模版时，银纳米簇的荧光会显著增强的原理，构建了一种新型的无标记检测S1核酸酶的荧光生物传感方法。S1核酸酶是一种单链特异性核酸内切酶，若体系中不存在S1核酸酶，酶切作用的底物链B-DNA就会与富含鸟嘌呤核苷的G-DNA完全互补配对杂交，形成稳定的双螺旋结构，以Ag-DNA为模版合成的银纳米簇因无法与富G序列的DNA相靠近仅能发出微弱的荧光信号强度；当反应体系中存在S1核酸酶时，B-DNA会被S1核酸酶水解成单核苷酸和寡核苷酸片段，从而无法与其互补链G-DNA杂交形成双链，随后加入的Ag NCs-DNA就会与G-DNA杂交，致使富G碱基的DNA序列靠近银纳米簇，荧光大大增强，根据荧光强度的变化情况，实现对目标核酸酶的灵敏性检测。该传感设计属于荧光增强型，大大降低了假阳性信号的可能性，提高了检测的灵敏性；此外，该方法不需要核苷酸的标记或荧光化合物的合成，在操作上也更简单快捷。同时，还可用于核酸酶抑制剂的筛选。
　　（2）第三章，建立了一种利用核酸染料SYBR Gold快速检测S1核酸酶的传感技术。本实验的原理是基于核酸染料SYBR Gold在溶液中的荧光强度很弱，但是其与单链 DNA结合后荧光信号会大幅度增强的特性，当体系中存在S1核酸酶时，S1核酸酶会将单链 DNA水解成单个的碱基或寡聚核苷酸片段，荧光强度会大大降低。该传感方法简单、快速、成本低。
　　（3）第四章，基于聚胸腺嘧啶寡聚核苷酸（poly(T)）为模版合成的铜纳米颗粒为荧光信号探针，利用生物小分子巯基化合物（Cys、Hcy、GSH）对铜纳米颗粒的猝灭作用实现了对巯基化合物的检测，当体系中存在巯基化合物时，铜纳米颗粒的荧光信号强度下降，根据荧光值的改变量可实现对目标物的定量检测。该传感方法在操作上简单快速、不需要额外的标记或者修饰，而且原位合成铜纳米颗粒的荧光信号产生快，检测目标物的时间较短。

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第1章 绪 论

1.1 荧光生物传感器

1.2 银纳米簇

1.3 铜纳米颗粒

1.4 核酸染料

1.5 本论文构思

第2章 基于银纳米簇荧光增强的免标记方法检测核酸酶

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第3章 免标记型核酸-染料探针用于核酸酶的灵敏检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第4章 基于poly(T)为模版合成的荧光铜纳米粒子检测生物巯基化合物

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的学术论文

致谢