【摘 要】
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DNA分子之间的振动模式（扭转、平移、集体振动和骨架振动等）主要处于太赫兹波段。与红外波段相比,DNA分子在太赫兹波段展现出了许多独特的吸收特性。因水对太赫兹波具有较强的吸收特性,遏制了活性生物分子的构象变化,而微流控芯片可以有效降低水对太赫兹波的吸收,增强生物分子的特征信号。本文将太赫兹时域光谱技术（Terahertz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS）与微流控芯
【基金项目】
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欧盟地平线计划EUH2020-中国国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项（MNR4SCell Nos.2017YFE0112100 and 734174）；
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DNA分子之间的振动模式（扭转、平移、集体振动和骨架振动等）主要处于太赫兹波段。与红外波段相比,DNA分子在太赫兹波段展现出了许多独特的吸收特性。因水对太赫兹波具有较强的吸收特性,遏制了活性生物分子的构象变化,而微流控芯片可以有效降低水对太赫兹波的吸收,增强生物分子的特征信号。本文将太赫兹时域光谱技术（Terahertz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS）与微流控芯片相结合实现了对DNA分子的无标记检测。主要研究工作如下:1)制备了承载液态DNA样品的微流控芯片,将THz-TDS与微流控芯片相结合研究了七种发生突变的DNA分子在0.2-2.5THz波段的吸收光谱,并应用Savitzky-Golay（S-G）算法对光谱图进行了降噪处理。探讨了太赫兹时域光谱技术用于DNA光谱检测的可能性,揭示了不同DNA序列与其特征光谱之间的关系。此工作为THz-TDS与微流控芯片相结合用于基因突变的无标记检测提供了新思路。2)THz-TDS与微流控芯片相结合检测细胞DNA样品。通过选取正常肝细胞、肝癌细胞、正常胃细胞、胃癌细胞和乳腺癌细胞的DNA,分析了两组正常细胞DNA和其癌变细胞DNA的差异性;比较了三种癌细胞DNA吸收光谱的相关性;得到了癌细胞DNA的指纹光谱,并应用主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）方法实现了对三种癌细胞DNA样品的自动识别。此工作证实了THz-TDS技术与微流控芯片相结合应用于临床疾病诊断具有潜在价值。本文所有研究工作为基因疾病、癌症等复杂疾病的发病机制及其相关的预防措施研究做出了进一步的贡献。
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