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《江南大学》 2012年
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基于纳米材料自组装的DNA检测及应用研究

徐丽广  
【摘要】:在现代生物学和医学中,DNA检测在未来10-20年内越来越重要。目前,对DNA进行鉴定与检测的用途很多,其中包括法医鉴定、基因和基因组测序、食品及环境中进行有益微生物分类与鉴定、食品中致病微生物的检测、癌症检测与基因治疗等方面。以后,越来越多的转基因作物被开发出来而其后续所面临的转基因食品问题也越来越突出,这也就对检测与鉴别DNA的需求越来越多。 首先,我们研究利用在生理温度条件下通过柠檬酸三钠还原氯金酸合成金纳米粒子的一种新型的单链DNA(ssDNA)辅助合成方法。由于ssDNA能有效抑制金纳米粒子之间的融合效应,使得在生理温度的条件下,制备的金纳米粒子形状规则、均一并保持良好的分散性。更重要的是,此种金纳米粒子相较于柠檬酸保护的金纳米粒子的稳定性提高了40倍。由于金纳米粒子的等离子能量和荧光染料激子能量相近,当两种物质相互杂交时,金纳米粒子会使荧光染料荧光增强,采用该特性,我们成功构建了一种DNA检测新方法,检测限达到0.08nmol/L。本论文合成的高稳定性和DNA原位功能化的金纳米粒子对于纳米医药、纳米器件及纳米传感器的构建均具有极其重要潜在的应用价值。 其次,通过对金纳米棒不同区域可控修饰DNA,实现三种结构稳定、重现性好的区域特异性二元等离子纳米粒子位置异构体的制备,并将三类异构体分别命名为卫星式、侧面和端面组装体,三种组装体产率均在85%以上。采用多种相关表征手段相互印证了三种结构特异、均一、稳定且高产的二元等离子纳米粒子异构体的形成。在电磁场模拟等辅助条件下,发现了此类型组装结构的表面增强拉曼散射强度与纳米棒周围粒子数目成正相关。并通过卫星状组装结构所产生的表面增强拉曼性质成功构建DNA的SERS传感器,实现了对DNA超低限量的检测,检测限在0.1fmol/L。基于此种类型可控的二元纳米粒子异构体的尺寸及其巨大的电磁场增强效应,将其与Hela (?)田胞混合孵育,实现了纳米粒子组装体作为非标记胞内探针,实时、原位监测活细胞内局部微环境,对于探测细胞内生命物质变化及揭示生命衍变的奥秘具有重要的指导作用。 最后,我们成功构建具有医药功效的磁性等离子性质的复合式纳米粒子组装结构。本论文采用纳米粒子自组装方式构建具有磁性等离子性质的复合性质的纳米结构,这一点不同于以往运用离子耗散方式制备磁性等离子复合型纳米材料。本论文制备的纳米超结构是以SiO2包裹的Fe304纳米粒子作为磁核,金纳米粒子作为壳状结构形成具有花冠状的纳米材料超结构。同时采用聚乙二醇(PEG)延长其在血液中的保留时间,制备过程简单。同时,两种组装基元(SiO2包裹的Fe304纳米粒子和金纳米粒子)均能携带药物,本论文负载药物为姜黄素。通过物理和生化表征手段证实该型纳米组装结构能够成功应用于生物成像和对白血病细胞HL-60实现凋亡调控的作用。高对比度的磁共振图像和高细胞凋亡速度均证实该组装途径可成功实现磁性等离子纳米组装体的制备。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:Q78

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