基于结晶质量增大效应的石英晶体微天平检测技术研究

摘要

为了提高石英晶体微天平对生物活性分子的灵敏度，建立了基于石英晶体微天平的原位选择性结晶方法。在之前的很多研究中，都对自组装膜进行了科学的论述以及研究，自组装膜的调控作用具有成熟的理论依据，并在实际应用中展现了良好的性能。在我们的试验中所建立的自组装膜主要是通过具有不同调控作用的官能团的暴露情况实现对碳酸钙原位结晶的调控作用。在我们建立的信号放大机制中，选用的两种功能基团分别为-N(CH3)3和-COOH，其中-N(CH3)3作为碳酸钙在表面的结晶抑制剂，-COOH作为碳酸钙在表面的结晶诱导剂，在这两种功能基团的共同调配下，实现了对碳酸钙在石英晶体微天平晶片表面原位结晶的调控，为我们的方法在信号放大方面提供了可能性。我们对其他常用的检测肿瘤标志物的方法以及应用石英晶体微天平的信号放大技术做了一定的学习与比较。相比之下，我们建立的基于石英晶体微天平的原位选择性结晶方法具有原理简单、不依赖生物码、灵敏度高和选择性高的优点，在癌症的早期诊断方面展现了了良好的发展前景。本文的主要内容如下：
　　1.碳酸钙晶体在金片上的表面结晶过程可以通过石英晶体微天平检测，通过调节两种不同功能基团的用量比例可以实现晶体生长的定量控制。本实验中碳酸钙原位选择性结晶过程用到的两种功能基团分别为-N(CH3)3和-COOH，获得的晶体具有均匀的尺寸大小，相同的形态及晶型。实验发现随着-COOH组分比例的增加，晶体的量呈现一定规律的增加趋势。实验证明对金表面晶体生长的定量控制可以作为一个有效的质量扩增机制，该扩增机制可以用于石英晶体微天平的信号放大，以此可以提高石英晶体微天平的分析灵敏度。
　　2.将上述基于碳酸钙原位选择性结晶技术应用到QCM对DNA分子的检测中，结果发现，该方法将检测DNA信号扩大了1000多倍,提高了DNA检测的灵敏度。在检测DNA时，最低检测限LOD达到了2aM,并且线性检测范围宽，为10aM到1nM。该方法同时具有很高的选择性，可以区分识别完全配对的DNA与1个碱基错配的DNA,可应用于单核苷酸的多态性（SNP）检测。
　　3.基于碳酸钙原位结晶的石英晶体微天平信号放大技术，在检测DNA时展现了良好的性能。为了扩大其检测领域，我们将其用于细胞的检测，本实验选用的是Ramos细胞。在引入适配体后，结合碳酸钙原位结晶的石英晶体微天平信号放大技术检测DNA的方法，实现 Ramos细胞的检测，其最低检测限LOD为5个/ml，检测范围为5个/ml到6000个/ml。最后，我们将该方法与其他基于质量信号放大的石英晶体微天平检测方法进行了对比，通过对比，证明了我们的实验具有很好的灵敏度。
　　4.我们对碳酸钙原位结晶的石英晶体微天平信号放大技术进行了总结。该方法为石英晶体微天平技术的发展提供了新视角、新思路，基于该方法，可建立各种生物活性分子的通用检测平台，相信在研究者们的进一步研究下，该方法可以真正的应用于临床，为癌症的诊疗提供新技术。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1肿瘤标志物的种类

1.2 肿瘤标志物的检测方法

1.3石英晶体微天平的简介[63]

1.4基于自组装膜（SAMs）的选择性结晶[37-41]

1.5本文的研究思路及主要内容

参考文献

第二章 碳酸钙晶体在QCM表面生长的定量控制

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 实验结论

参考文献

第三章 基于碳酸钙原位选择性生长的石英晶体微天平信号放大方法对DNA的检测

3.1引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 实验结论

参考文献

第四章 基于碳酸钙原位选择性生长的石英晶体微天平信号放大方法对细胞的检测

4.1引言

4.2实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 实验结论

参考文献

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间论文发表情况

致谢