论文部分内容阅读
本论文基于导电聚合物和核酸适体,构建了三种生物传感器。基于一种新的导电聚合物,5-羧基吲哚(ICA),构建了一种免标记DNA电化学传感器;基于适体的结构从DNA/DNA转变为DNA/目标复合物,提出了两种高灵敏度检测小分子(腺苷和凝血酶)的电化学传感方法。本论文共分为五章:第一章,介绍了DNA生物传感器的设计原理、分类,综述了DNA生物传感器的研究现状以及适体传感器的研究进展,重点介绍了DNA电化学传感器的研究现状。第二章,基于一种新的导电聚合物,5-羧基吲哚(ICA),将其聚合到玻碳电极表面,利用吲哚单体含有的羧基,提出了一种直接检测DNA杂交的电化学方法。运用循环伏安法(CV)研究了互补、非互补以及单碱基错配DNA对信号的影响。结果显示当与互补靶DNA杂交时循环伏安峰电流产生一个明显的降低。以峰电流的变化作为传感器的响应,发现靶DNA的浓度在3.34×10-9 ~ 1.06×10-8 mol·L-1之间与峰电流的变化值成线性关系,检测限为1.0 nmol·L-1,同时该免标记传感器具有良好的选择性。第三章,基于适体的结构从DNA/DNA转变为DNA/目标复合物,提出了一种检测小分子腺苷的高灵敏的电化学传感方法。金电极首先用金纳米粒子修饰,巯基修饰的捕获探针通过金-硫键固定到电极表面。接下来,将含有腺苷适体序列的适体DNA,以及连接在金纳米粒子上的指示DNA固定在电极表面形成一个“三明治”式的复合结构。在腺苷存在条件下,适体部分结合腺苷,并且弯曲形成一个复合物。于是,金纳米粒子连同其上的指示DNA释放到溶液中导致峰电流降低。以[Ru(NH3)6]3+为信号分子,借助金纳米粒子的放大效应,得到检测腺苷的线性范围为5.0×10-10 ~ 4.0×10-9 mol·L-1,检测限为1.8×10-10 mol·L-1 (3σ)。该传感器表现出极好的选择性,可以区分腺苷和其他小分子。第四章,基于适体结构变化提出了一种同时检测腺苷和凝血酶分子的电化学传感器。在作为传感面的金电极上固定两种巯基修饰的探针DNA,它们分别与含有腺苷适体和凝血酶适体的Linker DNA的一部分互补。然后探针DNA与各自对应的Linker DNA杂交,该Linker DNA已经与金纳米粒子表面的报告DNA进行了预杂交。金纳米粒子表面固定了两种不同的DNA,一种与Linker DNA互补,另外一种不互补,只是起到连接不同的金属硫化物纳米粒子的作用。至此,一个检测腺苷和凝血酶分子的“三明治”式的结构建立起来了。当有腺苷和凝血酶分子存在的时候,适体部分发生弯曲包裹住各自的目标分子形成复杂结构,同时,连接有金属硫化物纳米粒子的金纳米粒子就会从电极表面脱落,进入到溶液中。对溶液中的金属硫化物纳米粒子采用阳极溶出伏安法(ASV)进行测定,腺苷和凝血酶分子的浓度与各自对应的金属硫化物的溶出信号成正比。经过纳米粒子-金属硫化物纳米粒子和ASV对金属离子的富集技术这两重放大作用,检测腺苷的线性范围为2.0×10-11 ~ 2.0×10-9 mol·L-1,检测限为6.6×10-12 mol·L-1;检测凝血酶的线性范围为2.0×10-12 ~ 2.0×10-10 mol·L-1,检测限为1.0×10-12 mol·L-1。该传感器在生物样品中表现出了良好的选择性和良好的检测能力。