基于核酸适体与纳米材料的新型仿生传感器

摘要

细胞信号的传导是生命体表现出宏观生命现象的最基本微观前提，因此仿生信号传导过程成为阐明生命机理、探究基本生命现象的重要工具。本论文构建一个由热效应引发信号开关响应并引起物质间传递的仿生信号传导与仿生传感系统。以基于FRET理论的荧光信号作为信号，构建ATP适配体传感器，并进一步优化适体探针的构建条件。
　　在探针构建中探索了两种缓冲体系。其中PBS缓冲液显示出更好的特性。AuNPs和HS-DNA在PBS中的连接比在TBE缓冲液中更稳定。此外，在PBS缓冲液中由Au-DNA制备的适体传感器显示出更好的荧光淬灭和恢复能力。采用了两种缓冲液来连接金纳米粒子与巯基DNA，用荧光素做能量供体，用连接巯基DNA的金纳米粒子做能量受体，构建了基于荧光能量共振转移用于ATP检测的的荧光适体传感器。用紫外可见分光光度计确定DNA是否连接在金纳米粒子上，用荧光分光光度计检测荧光的淬灭及恢复情况。经过紫外及荧光的表征可得出如下结论:用BSPP修饰过的金纳米粒子可以提高对氯化钠的承受能力。实验采用两种缓冲液制各能量受体，综合比较得出在PBS缓冲液条件下金纳米粒子与DNA的摩尔比越高且巯基化DNA经过TCEP还原，二者的连接率越高。在荧光共振能量转移的体系中，从淬灭率来看更加印证了在PBS缓冲液中巯基化DNA与金纳米粒子的连接更好。在做荧光淬灭的时候，荧光素与DNA的摩尔比为1∶1的时候淬灭效果最好。研究了ATP适体在仿生细胞内外的传导与传感过程。首先利用多孔温敏材料作为人工仿生细胞的细胞膜，被金纳米粒子包覆的磁性纳米微球为仿生细胞核，荧光ATP适体探针作为敏感单元，三磷酸腺苷(ATP)作为检测靶目标。通过对温度的调节来控制人工细胞孔道的开和关，从而控制胞外小分子ATP往胞内的传质过程，而细胞核表面的荧光ATP探针则会对进入胞内的ATP进行特异性结合，并释放出可定量检测的荧光信号，从而实现热信号→物质传递信号→光学信号的一系列仿生信号传导与传感过程。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 生物传感器

1．2 ATP简介及应用

1．3 核酸适配体及应用

1．4 荧光探针简介

1．4．1 荧光共振能量转移(FRET)原理

1．4．2 荧光共振原理应用

1．5 金纳米粒子

1．5．1 金纳米粒子的制备

1．5．2 金纳米粒子的修饰

1．5．3 金纳米粒子稳定性的应用

1．6 课题的主要内容

第二章 人工仿生细胞的制备与表征

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验步骤

2．2．1 人工细胞内核的制备

2．2．2 人工细胞膜的包裹

2．2．3 人工细胞内空腔的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 人工仿生细胞的内核表征

2．3．2 人工仿生细胞外膜包裹的表征

2．3．3 人工仿生细胞的空腔的表征

2．4 结论

第三章 核酸适体探针的制备及功能性检测

3．1 实验试剂与仪器

3．1．2 实验仪器

3．1．3 实验所用DNA序列

3．1．4 缓冲溶液的配置

3．2 实验步骤

3．2．1 金纳米粒子(16nm)的合成

3．2．2 金纳米粒子的纯化及强化

3．2．3 巯基DNA的纯化及保护

3．2．4 核酸适体在金纳米粒子的自组装

3．2．5 荧光适体探针的构建

3．3 结果与讨论

3．3．1 金纳米粒子的表征

3．3．2 金纳米粒子自组装体的修饰及表征

3．3．3 金纳米粒子自组装体在PBS缓冲液中的表征

3．3．4 金纳米粒子自组装体在TBE缓冲液中的表征

3．3．5 适体传感器的荧光信号响应

3．3．6 适体传感器的灵敏度和选择性

3．3．6 适体传感器的稳定性

3．4 结论

第四章 适体探针在人工仿生细胞内的信号的传导与传感过程

4．1 实验试剂与仪器

4．1．3 实验所用DNA序列

4．1．4 缓冲溶液的配置

4．2 实验步骤

4．3．1 Fe3O4／Au／void／PNIPAM仿生细胞的表征

4．3．2 荧光共振能量转移体系供受体对的选择

4．3．3 荧光共振能量转移体系的构建

4．3．4 仿生细胞内适体探针的灵敏性与选择陛=蔼

4．3．5 仿生细胞内适体探针检测条件的优化

4．4 结论

第五章 结论

参考文献

致谢