基于酶循环放大构建的石英晶体微天平DNA传感器的研究

摘要

生物分子是生物体的重要组成成分，主要分为生物大分子和生物小分子。其中，生物大分子为蛋白质、核酸(DNA、RNA)以及多糖等，生物小分子为ATP、激素、神经递质、单糖、脂类等。生物分子在新陈代谢中具有供给生命需要的能量与物质、传递信息、控制胚胎分化、促进生长发育、产生免疫功能等功能。因此，对生物分子的高灵敏检测是生命科学中永恒的核心课题。本论文主要利用石英晶体微天平做了三个方面的探究:一、运用以酶循环放大技术的石英晶体微天平检测ATP。二、运用滚环复制放大技术，实现了对溶菌酶的检测。三、构建了一种基于杂交链式反应来检测靶DNA的传感器。本论文主要研究内容如下:
　　1、基于酶循环信号放大石英晶体微天平技术检测ATP
　　三磷酸腺苷(ATP)是细胞生命活动的必备物质，三磷酸腺苷是体内组织细胞一切生命活动所需能量的直接来源。因此检测细胞中的ATP含量具有重要的意义。设计了以纳米金为载体结合酶循环放大构建的石英晶体微天平DNA传感器来检测ATP。将适体固定在磁珠上，利用适体与靶ATP韵特异性结合作用，释放出链替代聚合反应位点，在工具酶的作用下，生成大量的单链DNA，生成的单链DNA将生物条码置换到溶液中。生物条码被捕获到修饰的芯片上，利用频率信号的变化实现对ATP的检测。
　　2、基于滚环复制放大的石英晶体微天平检测溶菌酶
　　溶菌酶是一种碱性酶，可以破裂细胞壁而导致细菌溶解，由于它可与带负电荷的病毒蛋白结合，从而导致病毒失活，因而具有抗菌、抗病毒等作用，由此可见研究细胞中的溶菌酶含量具有重要的意义。结合滚环复制放大技术与链替代聚合放大技术，利用QCM实现对溶菌酶的检测。首先将适体修饰到石英晶体的芯片上，适体与溶菌酶结合后释放出单链DNA，在聚合酶作用下，通过链替代聚合反应将锁扣DNA链释放出来，与模板链互补杂交，在聚合酶作用下，引发滚环复制反应。引入与滚环长链互补的探针提高了检测信号，实现对溶菌酶的检测。
　　3、基于杂交链式反应的石英晶体微天平检测DNA
　　在临床诊断、环境监测以及生物防御方面对DNA的高灵敏高选择性检测是非常重要的。设计了一种新的石英晶体微天平检测DNA的方法:将发卡DNA固定在芯片表面，靶DNA与发卡互补杂交，发卡打开后引发杂交链式反应，将生物素修饰的DNA结合到芯片，实现对DNA的检测。

目录

摘要

第一章 绪论

1．生物分子

1．1 三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate，ATP)

1．2 溶菌酶(Lysozyme)

1．3 脱氧核糖核酸(DNA)

2．石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance，QCM)

2．1 石英晶体微天平简介

2．2 石英晶体微天平的优点

2．3 石英晶体微天平的应用

3 本论文的意义及主要研究内容

第二章 基于酶循环信号放大石英晶体微天平技术检测ATP

1 前言

2 实验过程

2．1 实验仪器及试剂

2．2 实验试剂的配制

2．3 实验步骤

2．4 QCM检测

3 实验结果与讨论

3．1 实验原理

3．2 纳米金粒子的表征

3．3 实验的可行性检测

3．4 实验条件的优化

3．5 实验工作曲线的绘制

3．6 选择性研究

3．7 实际样品中ATP的检测

4 小结

第三章 基于滚环复制放大的石英晶体微天平检测溶菌酶

1 前言

2 实验过程

2．1 实验试剂与仪器

2．2 实验步骤

2．3 QCM检测

3 实验结果及讨论

3．1 实验原理

3．2．可行性研究

3．3 实验条件的优化

3．4 实验工作曲线的绘制

3．5 选择性研究

4 小结

第四章 基于杂交链式反应的石英晶体微天平检测DNA

1 前言

2 实验部分

2．1 实验试剂与仪器

2．2 实验步骤

2．3 QCM检测

3 实验结果及讨论

3．1 实验原理

3．2 实验条件的优化

3．3 实验工作盘线绘制

3．4 选择性研究

4 小结

参考文献

结论

致谢

攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文题录

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