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《山东农业大学》 2011年
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DNA电化学生物传感器的构建及评价双酚A、丙烯酰胺对DNA损伤的研究

邱岩岩  
【摘要】:DNA电化学生物传感器是用电化学手段对DNA进行结构分析和检测的生物传感器,它以廉价、快速、灵敏度高、选择性好等优点受到了广泛的关注。DNA电化学生物传感器不仅可以用来识别特定碱基序列的DNA,还可用来研究药物、化学污染物等与DNA的作用机理及对DNA的损伤情况,并在特定药物的设计合成、临床诊断、体外药物筛选以及环境监控等方面有着广泛的应用。纳米材料独特的结构状态使其产生了小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等,从而在光、电、吸附、催化等方面展现出独特的功能。本文利用纳米材料对基底电极进行修饰,设计了两种新型的电化学生物传感器,根据鸟嘌呤G氧化信号的变化来直接检测双酚A、丙烯酰胺及其代谢物对DNA的损伤情况。研究内容主要分为以下两部分: (1)利用壳聚糖掺杂的碳纳米管滴涂在玻碳电极表面,然后固定双链DNA(dsDNA)制备了dsDNA/壳聚糖-碳纳米管修饰的玻碳电极(dsDNA/MWNT-Chit/GCE)。通过电化学氧化双酚A基于该电化学生物传感器来研究双酚A的活化物对DNA的损伤。以铁氰化钾为探针,利用循环伏安法、电化学阻抗法等手段对该电化学DNA生物传感器进行了表征。结果表明,MWNT-Chit纳米复合物作为一个适宜的平台可以用来固定dsDNA,并且有效地促进了dsDNA与玻碳电极之间的电子传递。双酚A与dsDNA的相互作用通过示差脉冲伏安法和紫外-可见光谱法进行了研究,结果表明双酚A与dsDNA主要是通过嵌入作用结合的。为了探讨双酚A活化物对DNA的损伤机理,我们对双酚A在修饰电极上的电化学氧化行为进行了研究。电化学氧化双酚A后,在没有外部指示剂的条件下,通过dsDNA中鸟嘌呤信号的变化来考察双酚A活化物对DNA的损伤情况。 (2)制备了一种新型的电化学生物传感器用于直接检测丙烯酰胺及其代谢物对DNA的损伤。首先制备了石墨烯-离子液体-Nafion修饰的热解石墨电极(PGE),然后通过层层组装法将辣根过氧化物酶和dsDNA交替组装在该修饰电极上,制备了PGE/石墨烯-离子液体-Nafion/(HRP/DNA)n。石墨烯-离子液体-Nafion修饰的热解石墨电极和辣根过氧化物酶与DNA在电极表面的组装过程通过电化学阻抗法进行了表征。PGE/石墨烯-离子液体-Nafion/(HRP/DNA)n与丙烯酰胺(AA)和AA+H_2O_2溶液在37oC相互作用后,以损伤后DNA中鸟嘌呤的氧化信号为指示剂,通过示差脉冲伏安法对DNA的损伤进行了检测。该方法为体外模拟和直接检测化学污染物和它们的代谢物对DNA的损伤提供了一种新型的模式。结果表明,在H2O2存在的条件下,辣根过氧化物酶被激活,并且催化氧化丙烯酰胺生成环氧丙烯酰胺。与丙烯酰胺相比,环氧丙烯酰胺更易与DNA形成加合物,从而诱导了更严重的DNA损伤。为了进一步验证以上实验结果,在溶液中利用紫外-可见光谱法研究了丙烯酰胺及其代谢物对DNA的损伤,获得了相似的实验结果。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:R446;O657.1

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【参考文献】
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