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高灵敏电化学核酸及核酸适体生物传感构筑及性能研究

王颖  
【摘要】:本论文构筑得到了几种基于核酸及核酸适体的新型电化学生物传感器,实现了对核酸片段、凝血酶及三磷酸腺苷(ATP)的高灵敏检测。另外,利用电沉积方法制备得到新型钯纳米材料修饰电极,并对甲醇的电化学催化氧化性能进行了初步探索研究。 1、基于靶标催化发夹状DNA组装和杂交链式反应策略,构筑了一种无酶、高灵敏电化学DNA生物传感器。电极表面固定发夹状DNA探针,待测体系中存在目标DNA时,发夹DNA打开,引发固定探针与另一个发夹状探针在电极表面的组装,同时释放出目标DNA。一个目标DNA分子可诱导多个发夹状DNA之间的组装。目标DNA催化发夹状DNA组装后,进一步利用杂交链式反应策略,引入信号探针,提高电化学DNA的检测灵敏度。该新型信号放大策略不涉及任何蛋白酶,针对目标DNA的检测限可达10-16M。 2、基于纳米金溶出伏安法和核酸适体识别策略设计得到一种新型电化学凝血酶生物传感器。将两条浓度为1μM的凝血酶适体分别固定在磁性纳米颗粒和制得的具有特殊形貌的金纳米颗粒上。当凝血酶存在时,形成磁性纳米颗粒/凝血酶/金纳米颗粒的三明治结构,利用磁性分离,溶解金纳米颗粒,差分脉冲溶出伏安法检测金信号。这种生物传感器对凝血酶蛋白具有很高的特异性识别能力,其操作不仅简单,而且具有较高的灵敏度,检测限可达10-14M。 3、基于均相电化学传感检测策略,设计得到了一种新型、简单、高灵敏检测三磷酸腺苷(ATP)的新方法。通过巧妙的设计包含ATP适体的发夹DNA, ATP存在时引发发夹DNA变构,加入Exonuclease Ⅲ切割标记有二茂铁的平末端3’端,释放ATP, ATP进入下一个循环,二茂铁与ITO电极之间发生电子转移,由此增大了电化学信号,实现了对ATP的检测,检测限可达1nM,避免了异向反应的复杂操作。 4、基于一步电沉积方法制备得到新型钯纳米材料修饰电极。在盐酸溶液中,配置28.2mM PdCl2,采用电化学沉积的方法,通过改变沉积电位、沉积时间对钯纳米颗粒进行形貌调控,合成了表面是五角星状的新型钯纳米材料。在碱性溶液中,该新型钯纳米材料修饰电极对甲醇具有非常高的催化氧化能力。


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