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聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)是现代生物学中一项不可或缺的基本实验技术。自从于1983年被美国科学家Kary Mullis发明以来,它已经成为生命科学研究中一个有力的工具,大大促进了生命科学研究的发展。在这项技术发展的过程中,人们对这项技术的改进也是锲而不舍。经过其他多种尝试后,近年来无机的纳米粒子被引入PCR中来改善其反应效果。
量子点(Quantum dots,QDs)是一种准零维的半导体纳米材料。其受到广泛的关注主要是由于其出色的光学性能,而对它的其他特性,如表面基团效应等,则关注不多。量子点可由多种物质修饰,经过不同修饰后表面性质各不相同。我们小组率先将氨基修饰的量子点引入PCR中,来研究其对PCR反应效果的影响,这既是对量子点应用的一个大胆拓展,也是生物技术和纳米技术的一次尝试性结合。
本毕业论文将详细论述氨基修饰的CdSe/ZnS量子点作为添加物对PCR所产生的影响和其影响PCR反应的机理。主要研究内容分为两大部分:
一、氨基修饰的水溶性CdSe/ZnS量子点对PCR反应效果的影响。
对PCR反应效果的评估,主要借助以下几个主要参数:效率,产量,灵敏度,特异性和忠实性。本部分研究借助普通PCR和实时PCR技术,将量子点引入目的产物为不同长度片段的PCR扩增体系中,对新的PCR体系从效率、产量、灵敏性和特异性几个方面的影响进行了详细评估,同时借助rpsL忠实性检测法对量子点对PCR忠实性的影响进行了评估。结果显示,在体系的量子点浓度在0.1-1nM时,量子点对PCR反应的效率无显著影响,但是会造成平台期产量的下降,而PCR的灵敏度和特异性却都会有一定程度的提高。rpsL忠实性检测法表明,量子点的加入降低了PCR扩增的忠实性,但是对扩增片段测序表明,量子点的引入并没有引起PCR产物序列的变化。
二、氨基修饰的水溶性CdSe/ZnS量子点纳米效应的机理的初步研究。
本部分研究借助PCR技术和琼脂糖凝胶电泳技术对上述实验现象的机理做了初步的探索,发现量子点主要和反应成份中的脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)聚合酶发生了相互作用。实验发现,量子点和另一种蛋白——牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)也能发生相互作用,而且BSA能逆转量子点对PCR的抑制作用。研究发现,在对PCR体系正常的加样次序和操作方法下,BSA会比DNA聚合酶更优先和量子点发生作用,从而逆转量子点加入PCR后所引起的抑制。