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用共振光散射光谱法测定DNA的研究

祁海波  
【摘要】:论文对共振光散射技术的发现、发展和基本原理进行了概述,并采用共振光散射光谱法测定了双链的fsDNA和含30个碱基的单链DNA。 当聚集的体系的吸收峰波长与激发光的波长相近时,采用激发与发射波长相同的同步扫描模式,用一台普通的荧光分光光度计就可以很容易的检测出增强的共振光散射(RLS)信号。RLS信号与分子的结构、形貌、尺寸、电荷分布以及周围介质的折射率等因素密切相关。RLS光谱法已经广泛应用于金属离子、药物分子以及蛋白质的检测中,尤其是在DNA的检测方面有着重要应用。 RLS光谱法检测DNA主要是基于DNA与RLS探针之间的相互作用,从而引起RLS强度的变化。有许多分子探针已成功应用于DNA检测中,如:金属复合物、纳米粒子以及表面活性剂等。 金纳米粒子,尤其是非球形金纳米粒子受到高度重视,在很多领域有着重要应用。由于电子沿不同方向的偶极和多极化震荡,使得非球形金纳米粒子通常具有多个表面等离子体共振吸收带,并且在可见到近红外广泛的光谱范围内是可调节的。例如金纳米棒和金纳米双锥都有两个表面等离子体共振吸收峰。金纳米双锥有一个五边形的基底和两个尖利的顶点。金纳米双锥的两个表面等离子体共振吸收峰,分别称为横向吸收峰和纵向吸收峰,且后者可通过改变金纳米双锥的纵横比来调节。根据避雷针效应,由于金纳米双锥的顶点比金纳米棒的端点尖利很多,所以其局域电场增强效应要比金纳米棒大。 第二章中,以金纳米双锥为RLS探针,对fsDNA进行了测定。带负电荷的fsDNA与金纳米双锥表面的CTAB相结合,基于静电吸附形成复合物。使得周围介质的折射率发生了变化,金纳米双锥聚集,散射粒子变大,RLS强度显著增强。在最佳实验条件下,fsDNA的浓度在0.1-2.0μg/mL范围内,与RLS强度的增加值呈现出良好的线性关系。 第三章是基于金纳米双锥的聚集,提出了一种新的应用于特定序列DNA检测的生物传感器。将探针DNA加入到金纳米双锥溶液中,探针DNA吸附在金纳米双锥表面,形成复合物。此时由于探针DNA的浓度和电荷密度还不足以使金纳米双锥聚集,RLS强度无明显变化。向上述复合物中加入与探针DNA碱基互补配对的靶物DNA后,发生了杂交反应,生成了双链DNA。由于双链DNA的电荷密度比较大,且溶液中DNA的浓度也有所增大,双链DNA起着“胶水”的作用,使金纳米双锥聚集,散射粒子变大,RLS强度显著增强。在最佳实验条件下,DNA的浓度在0.1-10nmol/L范围内,与RLS强度的增加值呈现出良好的线性关系。


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