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《重庆医科大学》 2017年
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基于DNA杂交的新型液晶传感器及其应用

申佳  
【摘要】:近年来,DNA检测广泛应用于临床诊断、基因表达、农业、食品安全以及环境监测等领域,因此对DNA进行快速、便捷、灵敏的检测十分必要。传统的DNA检测方法有基于荧光的生物芯片技术、表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)等,但是这些检测方法存在诸多不足,仍需改进。近年来,具有独特物理化学性质的新型材料——液晶已经引起研究人员的广泛关注。液晶是介于液态与固态之间的一种物质形态,具有双折射性、弹性应变等特性,基底表面微小的变化即可引起液晶分子取向的变化,而液晶分子取向的变化可以转变为光学信号,肉眼即可观察,因此在DNA检测中备受关注。本文基于DNA杂交和液晶的双折射性,构建了固态-液晶传感界面,并在其基础上对DNA杂交进行了检测;除此之外,本文还构建了水-液晶界面,探究了不同表面活性剂对液晶分子排列的影响,并在其基础上探索了单链DNA(ssDNA)对水-液晶界面的影响,为DNA杂交的检测奠定了基础。具体内容如下:(1)利用ssDNA作为取向剂在固态-液晶界面构建功能化基底。首先将三乙氧基硅基丁醛(TEA)修饰于固态基底表面,利用带有醛基的TEA与修饰有氨基的ssDNA之间的反应,将ssDNA修饰在固态基底表面。探究了玻片在TEA中的修饰时间以及ss DNA在基底表面的表面覆盖率对于功能化基底构建的影响。(2)基于固态-液晶界面检测DNA杂交的探索。采用上述方法构建一种新型的利用ssDNA诱导液晶4-氰基-4’-戊基联苯(5CB)垂直排列的功能化基底,通过优化实验条件,ssDNA会诱导5CB分子垂直排列,偏光显微镜下观察到均一的黑色,当加入互补ssDNA之后,会发生杂交反应,扰乱5CB分子的排列,偏光显微镜下观察到彩色纹理,从而达到检测DNA的效果。在优化实验条件(玻片在TEA溶液中的修饰时间为1h,ssDNA的最佳浓度为20 nM)下,该检测方法的检测限为0.1 nM,并且具有良好的特异性和重复性。(3)在水-液晶界面不同表面活性剂对5CB分子取向的影响。根据表面活性剂与5CB分子之间的相互作用,探讨了在水-液晶界面不同表面活性剂(十八烷基三甲基溴化铵,十二烷基三甲基溴化铵,正辛基三甲基溴化铵,十二烷基硫酸钠)对5CB分子取向的影响,探究了每种表面活性剂诱导5CB分子垂直排列的最佳浓度与响应时间,链长不同的同类表面活性剂对5CB分子取向的影响,以及链长相同的不同类表面活性剂对5CB分子取向的影响。除此之外,我们还探究了在水-液晶界面ssDNA对5CB分子取向的影响,为后续DNA杂交的检测提供了方法与条件。
【学位授予单位】:重庆医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212;Q523

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