氧化石墨烯和DNA纳米结构用于核酸检测的研究

摘要

核酸在生物遗传、生长和变异中具有至关重要的作用，是一种重要的肿瘤标志物。本文提出了基于氧化石墨烯化学发光共振能量转移机理和超支化杂交链式反应，并成功应用于小RNA和DNA的高灵敏、高特异性检测。
　　论文主要开展了以下两个方面的研究:
　　一、基于氧化石墨烯化学发光共振能量转移体系检测小RNA的研究
　　本章基于氧化石墨烯(GO)化学发光共振能量转移(CRET)机理，对肿瘤标志物小RNA的检测进行了研究。首先，通过氧化石墨烯(GO)与氨基磁珠共价连接，合成磁性氧化石墨稀(MGO)，进而与氨基修饰茎环DNA连接形成化学发光共振能量转移探针。含有荧光标记的茎环DNA包含hemin适体序列，可与hemin结合形成具有辣根过氧化物酶(HRP)活性的DNA酶，可催化luminol-H2O2化学发光体系。在无靶标小RNA时，由于茎环中DNA酶/荧光素相互紧邻，且二者与MGO的距离很近，因此引发级联化学发光共振能量转移，即luminol-H2O2-DNA酶-荧光素化学发光共振能量转移反应所产生的化学发光进一步被MGO吸收而猝灭，发光值降低。当有靶标小RNA时，DNA酶/荧光素与MGO的距离变大，化学发光恢复，发光值增高。通过构建三螺旋茎环探针，实现了对小RNA的高灵敏度、高选择性检测，且基底可重复使用。
　　二、超支化杂交链式反应体系的构建及在DNA检测中的应用
　　本章构建了新型超支化杂交链式反应体系(HB-HCR)。该体系由两个超级发卡DNA，两个普通发卡DNA和两条辅助单链DNA组成。在没有靶标引入时，这6种DNA组分可稳定共存;有当靶标引入时，则会引发超支化杂交链式反应，自组装成树枝状双链DNA纳米结构。通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和AFM表征，表征了反应的可行性和自组装树枝状杂交链的形貌。通过体系的荧光动力学研究，验证了所构建的HB-HCR体系可实现对靶标DNA的超灵敏检测。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 核酸

1．2 脱氧核糖核酸(DNA)

1．2．1 DNA的组成与结构

1．2．2 DNA的变性与复性

1．2．3 DNA纳米结构

1．3 核糖核酸(RNA)

1．3．1 RNA的组成与结构

1．3．2 RNA的功能

1．3．3 小RNA

1．4 氧化石墨烯

1．4．1 氧化石墨烯的结构

1．4．2 氧化石墨烯的制备方法

1．4．3 氧化石墨烯的性质与应用

1．5 课题的意义及主要研究内容

第二章 基于氧化石墨烯化学发光共振能量转移体系检测小RNA的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂与仪器装置

2．2．2 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 双螺旋不可重复使用型探针

2．3．2 双螺旋可重复使用型探针

2．3．3 三螺旋可重复使用型探针

4 小结

第三章 超支化杂交链式反应体系的构建及在DNA检测中的应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂与仪器装置

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 实验原理

3．3．2 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳表征

3．3．3 实物图与AFM表征

3．3．4 荧光检测

3．3．5 动态光散射

4 小结

结论

参考文献

致谢

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