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《湖南大学》 2002年
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基于胶体金制备金膜的DNA表面等离子体子共振传感器的研究

王青  
【摘要】: 大多数的生物传感器通常需要对样品进行标记,如荧光标记、酶标记等,而标记过程往往复杂,并常会干扰原有体系的性质,影响生物分子的活性。表面等离子体子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器由于具有不需标记、灵敏度高等特点,可更客观、实时地获取生物体系中活体的信息,特别适合研究生物分子的相互作用,已成为最具发展潜力的生物传感器之一。 SPR传感器已在生物医学、新药和新型诊断试剂的开发、环境监测等领域得到广泛应用。但随着生命科学的迅猛发展,需要对越来越多的生物分子相互作用进行更深入的研究,SPR传感器由于其特有的性质,将发挥越来越大的作用。因此,SPR传感器仍需进一步发展,首先,由于低浓度和较小生物分子所引起的介电常数变化非常小,目前的SPR传感器很难直接实现对这些物质的检测,所以探索和发展高灵敏SPR传感器的研究是颇受重视的焦点之一。此外,由于SPR传感器的实验费用相对较高,无形中影响了SPR的研究及应用,这使得降低实验成本成为了目前SPR研究工作中的热点之一。基于以上这两点,本文拟从提高灵敏度及降低实验耗材之一——金膜的成本两个角度出发进行研究。 本论文的研究工作分为以下几部分: (1)本文改进了一种基于胶体金制备金膜的方法,该方法首先将胶体金颗粒吸附在玻片表面,然后以其为成核中心,使其在存有新近还原的Au的条件下逐渐成长,最后在玻片表面形成一层光亮的导电金膜。基于此成膜的机理可知玻片表面硅烷化方法及胶体金粒径对金膜的形成和金膜的性质至关重要,可影响SPR光谱的共振深度和半峰宽,绝大程度上决定了SPR传感器的灵敏度。本文着重从这两方面进行研究,优化了成膜的实验条件,获得了具有较强附着力和较深共振深度的金膜。 将该方法制备的金膜用于本实验室研制的SPR传感装置,检测了水溶液中的乙醇、葡萄糖和DNA,所得实验结果与在真空蒸镀方法制备的金膜上进行实验的结果相对比,结果基本一致,说明经过上述改进的方法制备的金膜能较好地满足SPR实验要求。该方法成本低、设备简单、操作方便,有望在SPR传感器中得到广泛应用。本文的研究有利于进一步提高仪器的性价比。 (2)本论文描述了一种通过施加电场使基于SPR的DNA传感器灵敏度提 高的新方法。该方法的作用机理是:外加电场引起修饰在金膜表面的探针DNA 取向发生改变——使探针DNA直立或平躺在金膜表面,影响了DNA的杂交效 率,改变了传感器的灵敏度。当金膜带负电,探针DNA直立在金膜表面,使空 间位阻减小,杂交效率随之提高,灵敏度提高。本文通过控制外加电场使检测下 限从 0。5 "g/inl降至 0.lug/ffil,极大地提高了传感器的灵敏度。 该研究对修饰了探针DNA的金膜施加电场后,探针DNA能保持活性。该 传感器稳定、灵敏、选择性好、可以再生。本研究为SPR传感器灵敏度的提高 提供了一种新颖的可选的方法。另外,许多生物分于都和DNA一样具有荷电性, 该方法有望在其他类似的生物传感器中得到应用。 ()利用基于 SPR的 DNA传感器研究了系列含惫小分子与固定化 DNA的 相互作用,结果表明这些含葱小分子可与金膜上dSDNA及SSDNA发生不同程度的 作用。通过(2)中方法获得了高覆盖率的 dSDNA层,比较了含恿小分于与不同 覆盖率的dSDNA层作用引起的共振波长位移值,进一步说明了含葱小分子与dSDNA 相互作用大于其与SSDNA相互作用。通过考察离子强度对含葱小分子与DNA相互 作用的影响,结果表明两者相互作用主要包括静电作用和沟槽作用。此外,含葱 小分于与 DNA相互作用的大小和其结构有关,小分子 9、10位支链部分越长、越 复杂,其与DNA之间的相互作用越小,当其支链复杂程度超过一定程度,甚至难 以检测到SPR光谱的变化。该研究为小分于与DNA相互作用的研究提供了一种新 的手段,同时由于含葱的小分子可当作抗肿瘤的药物,本研究有利于从分子水平 上了解抗癌药物的作用机理。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP212

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