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生物传感器作为一种分析工具,具有选择性好、灵敏度高、稳定性强、成本低廉且能在复杂的体系中快速检测等特点。各种新型生物传感器不断涌现,仪器性能不断提高,目前报道的生物传感器已有几百种。
本研究论文针对当前生物传感技术发展中的一些重点、难点问题展开讨论,其主要内容如下:
(1)研制了一种基于循环酶切简单、快速、灵敏的光化学生物传感器,用于目标核酸的分析。为此,我们设计了一条荧光探针,其3’端标记荧光基团(FAM)和猝灭基团四甲基罗丹明(TAMRA)。若目标核酸分子存在,荧光探针与其杂交形成稳定的杂交体。此时核酸外切酶Ⅲ就能识别该双链杂交体,并从3’端降解杂交体中的双标探针,从而促使荧光基团与猝灭基团的分离,产生荧光信号,而未被降解的目标链继续参与下一个反应,以此实现了对目标DNA链的循环放大检测,该方法对目标DNA浓度检测的动态线性范围为50pM-750pM,检测限可达1 pM。(第2章)
(2)碳纳米管(CNTs)由于具有比表面积大、化学稳定性好、导电性强、电催化活性高等优点,因而在电化学生物传感技术领域有着十分广泛的应用。根据CNTs的这些优点,我们发展了一种基于CNTs作为标记物,通过链置换反应检测特定DNA序列的电化学生物传感技术。当存在目标DNA时,它能够与缠绕在MWNTs上的互补DNA杂交,使得互补DNA脱离MWNTs,从而导致MWNTs能够沉积到巯基组装的电极表面,进而产生电化学信号。当不存在目标DNA时,修饰有互补DNA链的MWNTs不能吸附在电极表面,这就降低了背景,因而实现了对目标DNA的灵敏、快速检测,其线性范围在10 pM～100 nM之间,检测下限为5 pM。(第3章)
(3)环境中的重金属离子难以被微生物降解,可通过各种途径进入人体并在体内长期积累,对身体造成伤害,严重的将会危及生命。本实验中,我们将Hg2+能特异性识别T-T这样的特定碱基对和MWNTs电化学标记物链置换反应这两者相结合起来,以达到对Hg2+的定性定量检测。实验主要考察了有关盐离子浓度、主要干扰离子以及该实验的反应温度对此分析方法性能的影响。根据所得的实验结果,我们可知该实验在20 nM～10μM范围内成较好的准线性关系,其检测下限为10 nM。(第4章)