基于DNA步行器和石墨相氮化碳纳米片的生物传感新方法

摘要

荧光生物传感器由于具有合成方便、操作简便、响应迅速、灵敏度高、特异性好等优势，已经广泛用于生物传感、化学分析、医药卫生、环境检测等领域。随着社会的快速发展，在人类科学技术水平进步的同时，生物、化学、医学以及环境科学等领域出现越来越多新的分析课题。因此，发展稳定性好、灵敏度高、特异性好、功能性全面的荧光生物传感器是十分有必要的。本文基于DNA步行器和石墨相氮化碳纳米片构建了两种新型荧光生物传感器分别用于核糖核酸酶H(RNase H)和抗坏血酸(AA)的特异性检测。具体内容如下：　　第二章中，核糖核酸酶H(RNase H)是一种细胞内的核糖核酸内切酶，在细胞内参与多个细胞过程，尤其是在逆转录病毒重组过程中发挥重要作用，与多种疾病的形成有关。我们报告了一种基于RNaseH驱动的DNA步行器的新型荧光传感策略。该DNA步行器由少量DNA步行链和大量FAM标记的DNA-RNA嵌合链组装在金纳米颗粒(AuNP)上构成。当RNaseH存在时，RNaseH可以特异性地裂解DNA-RNA嵌合杂交双链体中的RNA片段，并触发DNA步行链在AuNP表面上的自主行走。在此过程中，DNA步行链每行走一步都会从AuNP的表面释放一段FAM标记的RNA，从而实现RNaseH传感的信号放大。此外，该传感器已经成功地用于复杂体系中RNaseH活性的检测，并且用于筛选RNaseH相关的抑制剂。该传感器具有结构简单，对目标物快速响应且选择性好、灵敏度高的特点，为RNaseH活性的检测提供了一种新型的荧光传感平台。　　第三章中，抗坏血酸(AA)是一种重要的生物分子，参与许多生化过程，在维持正常代谢和器官功能方面起着重要的作用。基于MnO2纳米片对于石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片的荧光猝灭作用，构建了一种新型的、非标记型的荧光传感器用于AA的检测。该传感器是通过在g-C3N4纳米片上原位地合成MnO2纳米片，形成g-C3N4-MnO2复合材料构建的。在该传感器中，作为荧光猝灭剂的MnO2纳米片可使g-C3N4的荧光被猝灭，体系的荧光信号很弱。当体系中有AA存在时，它能还原复合材料中的MnO2纳米片，产生Mn2+，从而使g-C3N4的荧光恢复。通过考察体系中荧光信号的强弱，该传感器可以实现对AA快速准确的检测。该方法所需的原料成本较低、合成方法比较简单、不需要荧光标记且反应时间短、灵敏度高，具有良好的应用潜能。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1 荧光生物传感器

1.1.1 荧光

1.1.2 荧光生物传感器的分类

1.1.3 荧光生物传感器的研究现状

1.2 DNA 步行器

1.2.1 DNA 步行器的组成

1.2.2 DNA 步行器的应用

1.3 石墨相氮化碳

1.3.1 g-C3N4材料的简介

1.3.2 g-C3N4纳米片的制备

1.3.3 g-C3N4纳米片在生物传感领域的应用

1.4本文构思

第2章 新型DNA步行器用于RNase H的检测及相关抑制剂的筛选

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 金纳米颗粒的合成

2.2.3 DNA 步行器的组装

2.2.4金纳米颗粒上核酸密度的定量分析

2.2.5 电泳实验

2.2.6 荧光实验

2.2.7 RNase H 相关抑制剂的筛选

2.3 结果与讨论

2.3.1 RNase H 活性的检测原理

2.3.2 DNA 步行器的表征

2.3.3 DNA 步行器传感原理的验证

2.3.4 检测条件的优化

2.3.5 RNase H 的检测分析

2.3.6 RNase H 相关抑制剂的筛选

2.3.7 选择性考察

2.4 小结

第 3 章 基于 g-C3N4-MnO2复合材料的新型荧光传感器用于抗坏血酸的检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 g-C3N4纳米片的制备

3.2.3 MnO2纳米片和 g-C3N4-MnO2复合材料的制备

3.2.4 AA 的荧光检测

3.3 结果与讨论

3.3.1 AA 的检测原理

3.3.2 g-C3N4-MnO2复合材料的表征

3.3.3 AA 检测原理的验证

3.3.4 MnO2纳米片对 g-C3N4纳米片的猝灭作用

3.3.5 检测条件的优化

3.3.6 AA 的检测分析

3.3.7 选择性考察

3.4 小结

结 论

参考文献

附录 A 攻读学位期间发表的学术论文

致 谢