基于碳纳米管和DNA连接反应的生物传感平台的应用研究

【摘要】随着科学技术的发展,对特定序列的DNA、酶及生物小分子的检测得到了飞速发展,基因疾病的诊断和治疗的机理逐渐被揭开。由于碳纳米管具有特殊的力学、电学等多种优越性能,因而被广泛应用于化学、传感、生物医学等诸多方面。它可以与核酸结合作为分子识别平台,产生和放大检测信号。碳纳米管与单双链DNA的结合能力的不同,可以分散或团聚碳纳米管。与此同时,影响生物体遗传活动的E.coli连接酶可以催化相邻DNA链的5’磷酸末端和3’羟基末端以磷酸二酯键结合两条DNA短链并与模板DNA互补。因此将DNA连接反应与碳纳米管结合可以提高分子的识别能力并构建新的信号输出平台。本论文集中研究核酸分子和碳纳米管的非共价相互作用,将DNA连接反应与碳纳米管有机结合,采用时间分辨荧光检测和荧光各向异性检测的方法对核酸、生物酶进行高灵敏度高选择性的荧光检测,不易发生光漂白,不受散射光干扰,适宜于复杂环境的生物学检测。本文的研究内容包括如下：1.基于碳纳米管(SWNTs)和连接酶时间分辨检测单碱基突变。基于碳纳米管与核酸单双链的结合能力不同、核酸间的连接酶反应和碳纳米管对稀土配合物的荧光猝灭作用,完成了对单碱基突变的时间分辨荧光检测。E.coli连接酶对单碱基突变有很高的辨识度,当反应中存在碱基错配时,反应效率下降,单链DNA吸附在碳纳米管表面,离心后取上层液体加入稀土配合物,稀土配合物可通过π-π堆积作用吸附到碳纳米管表面,荧光猝灭。采用时间分辨的方法检测荧光强度,此方法不需标记、灵敏度高且可以在复杂生物环境中实现单碱基突变的检测。2.基于碳纳米管(SWNTs)荧光各向异性检测连接酶活性。E.coli连接酶催化两条单链DNA与模板DNA形成杂交体,形成DNA双链的数目与酶活性成正比,SYBRGreenI(SGI)选择性嵌入双链DNA,加入碳纳米管后双链不能吸附在其上。离心后上层清液留下嵌入SGI的DNA双链,荧光各向异性值较小。当体系中不存在E.coliDNA连接酶时,探针ssDNA和染料SGI都会吸附到碳纳米管表面,离心后缠绕着DNA和染料SGI的碳纳米管分子量较大,荧光各向异性值较大。本实验通过荧光各向异性值大小表征E.coli连接酶的活性。这种方法是一种均相检测方法,灵敏度高,可减少散射光的干扰,适用于复杂生物环境中实现酶活性的检测。
【作者】曾明慧；
【导师】杨荣华；
【作者基本信息】湖南大学，分析化学，2013，硕士
【关键词】碳纳米管；DNA连接反应；时间分辨；荧光各向异性；复杂环境；

【参考文献】
[1]邵芳.1419例乳腺癌临床资料及保乳术患者预后因素分析[D].复旦大学,普通外科,2012,硕士.
[2]罗贤贵.民族地区乡村留守妇女现状与社会经济发展困境研究[D].贵州民族大学,社会学,2012,硕士.
[3]韩杨.体验因素对超市消费者购物满意度影响研究[D].新疆财经大学,企业管理,2013,硕士.
[4]孙宏烨.廊固凹陷大兴砾岩体沙三段储层综合评价[D].中国石油大学（华东）,地质工程,2011,硕士.
[5]郭峰.植物乳杆菌制粉及其软胶囊产品的开发[D].黑龙江八一农垦大学,食品工程,2014,硕士.
[6]邬志红.长江嘉陵江交汇口水力特性数值模拟研究[D].重庆交通大学,港口、海岸及近海工程,2012,硕士.
[7]胡煦杰.基于网络服务质量的Linux频宽控制设计与实现[D].苏州大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[8]谭杰.中医内外结合治疗抑郁发作伴颈椎病临床疗效观察[D].山西医科大学,中西医结合（专业学位）,2013,硕士.
[9]雷梅.社会认同与自我建构[D].湖北大学,英语语言文学,2011,硕士.
[10]王晓红.菲律宾蛤仔生态遗传学研究[D].辽宁师范大学,细胞生物学,2003,硕士.
[11]张小玲.供热价格与燃料和房屋保温性能的关系[J].建设科技.2005(19)
[12]李莲花.缺血修饰白蛋白在冠脉介入术中的变化及意义[D].天津医科大学,内科学,2007,硕士.
[13]杜玉然.米类中药酶法制注射葡萄糖工艺优化及微生物生长差异的研究[D].湖南中医药大学,中药学,2013,硕士.
[14]李璋辉.支持浮点融合乘加的SIMD运算部件设计优化及实现[D].国防科学技术大学,软件工程,2013,硕士.
[15]朱芳.中国“联美抗苏”外交战略研究[D].内蒙古大学,马克思主义理论,2014,硕士.
[16]范斌,张粒子.华东二期电力市场建设初步设想[J].电力系统自动化,2009,11:104-107.
[17]豆志伟.化浊解毒愈疡煎治疗胃溃疡的实验研究[D].河北医科大学,中医内科学,2013,硕士.
[18]范玉鹏.面向制造业——产品信息集成的EdgeCAM系统[J].现代制造.2003(01)
[19]王文升.螺旋天线专用加工试验台的研究[D].大连理工大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[20]王自严.数据挖掘技术在环境信息管理中的应用[D].河北工业大学,2004.
[21]孙增圻.基于模糊状态模型的连续系统控制器设计和稳定性分析[J].自动化学报,1998,02:70-74.
[22]向东.不同时效状态下Al-Mg-Si型材的准静态压缩性能研究[D].湖南大学,材料加工工程,2012,硕士.
[23]王睿智.基于人类视觉系统的Contourlet域数字水印算法研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[24]王少聪.新课标背景下济南市重点高中篮球教学开展现状的调查研究[D].山东师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[25]刘英.m-增生算子和单调算子非紧性扰动的值域[D].河北大学,应用数学,2003,硕士.
[26]许岑涔.我国劳资纠纷解决模式的制度完善[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[27]谢廖莎.《园冶》中的设计美学思想研究[D].山东大学,艺术学,2013,硕士.
[28]吕峰.新辅助化疗对ⅢA期非小细胞肺癌临床预后因素分析[D].广西医科大学,肿瘤学（专业学位）,2013,硕士.
[29]李媛媛.中职铁路专业语文教学的现状及对策研究[D].河北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[30]宋英.聚乳酸支化共聚物的制备及其缓释性能的研究[D].河北大学,应用化学,2014,硕士.
[31]罗丹霞.基于最优簇头数的LEACH协议的分析与改进[D].湖南大学,计算机科学与技术,2012,硕士.
[32]单秉仁.基于遗传算法的诺西肽分批发酵过程多时段建模[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[33]芮灵芝.信息技术与高中学生英语自学能力培养的有效整合模式探究[D].东北师范大学,现代教育技术,2012,硕士.
[34]杜峰.辣椒茸毛性状的初步研究[D].湖南农业大学,蔬菜学,2004,硕士.
[35]杜渐.基于模糊理论的地下变电站全寿命周期成本分析与管理[D].上海交通大学,电气工程,2013,硕士.
[36]张帆,李忠海,席慧,张莹,黄志强.纳米材料在食品有害污染物检测中的应用进展[J].分析测试学报,2013,12:1523-1528.
[37]袁春印.CL公司呆滞料预防及处理方法研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[38]杨向真,苏建徽,丁明,杜燕.微电网孤岛运行时的频率控制策略[J].电网技术,2010,01:164-168.
[39]陈锋.技术创新促进景德镇陶瓷文化创意产业发展研究[D].景德镇陶瓷学院,会计学,2014,硕士.
[40]李俊成.促进科学本质理解的高中化学教学策略研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[41]曾莉,肖令平.阻燃聚氨酯硬泡的研究进展[J].塑料助剂,2014,01:10-13.
[42]樊珊珊.书籍形态空间结构设计研究[D].西安美术学院,设计艺术学,2014,硕士.
[43]贺云鹏.项目经理视角下的建筑企业多项目资源冲突问题研究[D].西安建筑科技大学,工程经济与管理,2013,硕士.
[44]杨倩.《Никита Сергеевич Хрущёв. Два цвета времени》 文本中长句的翻译策略[D].黑龙江大学,翻译,2013,硕士.
[45]李锐利.关于我国大学毕业生就业问题的研究[D].华东师范大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[46]奚姝.河道富营养化原位生态修复工程技术研究[D].浙江大学,环境修复与资源再生,2012,硕士.
[47]张晨曦.WTO体制下国民待遇制度的法律研究[D].华东政法学院,国际法学,2004,硕士.
[48]李宇.数字档案与科技文件管理系统设计[D].河北大学,图书情报学,2014,硕士.
[49]胡卫星.网络远程教学交互设计与开发[D].河北大学,教育技术,2003,硕士.
[50]吴恩平.基于SIP的IP视频终端的实现[D].浙江大学,通信与信息系统,2004,硕士.