基于量子点的核酸传感器的构建及其在生物医学领域的应用

摘要

量子点作为一种新型的荧光半导体纳米材料，具有宽激发、窄发射、发射波长可调、斯托克斯位移大、光稳定性好、生物相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用前景。大量研究表明，肿瘤的发生、发展往往与核酸的表达异常相关。本文采用程序控制微波辅助法直接水相合成CdTe/CdS核壳型量子点，通过配体交换制备量子点-DNA探针，构建灵敏度高和选择性好的核酸传感器，将其应用于肺癌的早期检测。具体研究内容表述如下：
　　（1）制备了一种量子点-DNA探针
　　通过配体交换的方式，用HS-DNA取代量子点表面的巯基丙酸配体，实现量子点表面的DNA功能化。制备的量子点-DNA探针同时具备量子点优异的光学性能和DNA良好的特异性识别能力，为后续核酸传感器的构建奠定坚实的基础。
　　（2）构建了一种基于量子点的核酸传感器
　　基于荧光量子点和淬灭剂BHQ2之间的荧光共振能量转移作用，设计了一种“signal-off”核酸传感器，实现目标DNA和miRNA分子的高灵敏度和选择性检测。实验结果表明，构建的量子点核酸传感器可实现对目标DNA和miRNA-21分子的高灵敏检测，检测下限分别达1 fM和10 fM，线性范围可达4个数量级，并且具有良好的选择性。
　　（3）设计了一种基于量子点和磁性纳米粒子的核酸传感器
　　结合量子点优异的荧光性能和磁性纳米粒子的快速磁分离特性，构建基于量子点和磁性纳米粒子的夹心型核酸传感器。利用外加磁场将磁性纳米粒子从检测体系中分离，测上清液中量子点的荧光残留，绘制浓度-响应曲线。实验结果表明，该核酸传感器可实现目标核酸分子的高灵敏检测、可靠性好，检测下限可达10 fM，并有望实现多种目标核酸分子的同时检测。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1纳米生物技术简介

1.2半导体量子点

1.3核酸

1.4荧光共振能量转移（FRET）

1.5研究意义及主要内容

第二章 量子点-DNA探针的制备

2.1引言

2.2实验材料及仪器

2.3实验步骤

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 基于量子点的核酸传感器的构建

3.1引言

3.2实验材料及仪器

3.3实验原理

3.4实验步骤

3.5结果与讨论

3.6本章小结

第四章 基于量子点和磁性纳米颗粒构建核酸传感器

4.1引言

4.2实验材料及仪器

4.3实验原理

4.4实验步骤

4.5结果与讨论

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢