基于滚环扩增技术自组装DNA/酶功能复合物及其在光电生物传感器中的应用

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luishifei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
滚环扩增(rolling circle amplification,RCA)作为一种等温信号放大技术,具有操作简单,扩增能力强等优点,并为DNA自组装材料的设计与制备提供了新思路和新方法。本文将RCA技术应用于DNA花型结构的自组装,通过负载酶分子,将其作为信号放大探针,与比色法、电化学传感器相结合,实现了凝血酶、葡萄糖等生物分子的高灵敏、高特异性检测,在DNA自组装、信号放大分析检测、生物传感器的构建等方面具有广阔的应用前景。本论文主要开展了以下三方面工作:一、基于滚环扩增自组装DNA花型结构封装辣根过氧化物酶构建比色法生物传感器检测凝血酶本工作通过RCA反应自组装形成微米级DNA花,并在RCA过程中封装大量辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)分子,对其几何形态、形貌特征、封装效能、催化活性等进行了系统研究。由于RCA产物中含有大量重复的凝血酶适体(Apt29)序列,采用磁性微粒作为载体,通过双适体识别形成适体-凝血酶-DNA花三明治结构,通过封装在DNA花中的HRP催化刻蚀金纳米棒(gold nanorods,AuNRs),构建了比色法生物传感器,实现了凝血酶的高灵敏、高特异性检测。此外,通过磁性分离极大地降低了检测背景值,对凝血酶的检测限达0.22 fM,且表现出良好的选择性,并应用于实际样品中凝血酶的分析检测。二、基于滚环扩增自组装DNA花型结构封装辣根过氧化物酶构建电化学生物传感器检测凝血酶通过RCA反应制备封装HRP的亚微米级DNA花型结构,将Apt29的互补序列设计进入环状模板中,实现了Apt29的线性扩增。将凝血酶的另一条适体Apt15固定到电极表面,通过凝血酶与适体间的特异性识别作用将凝血酶捕获到电极表面,进而与封装HRP的DNA花型结构结合,形成适体-凝血酶-DNA花三明治结构。在H2O2存在时,HRP催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)氧化,产生电子转移和电信号。由于DNA花型结构对HRP分子具有较高的封装效率,极大地提高了检测灵敏度,对凝血酶的检测限达1 fM,且表现出良好的选择性。三、基于滚环扩增自组装DNA花型结构封装双酶分子构建电化学葡萄糖传感器在RCA反应过程中同时加入HRP和葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOx),得到封装两种酶的DNA花型结构(HRP-GOx-DFs)。对其内部组成、形貌形态、封装效能、催化活性进行了系统研究。由于高密度的磷酸基团和酶催化级联反应,HRP-GOx-DFs的催化活性较未封装的酶催化活性显著提高。进一步,采用HRP-GOx-DFs修饰电极,制备得到葡萄糖电化学生物传感器,极大地提高了葡萄糖的检测灵敏度,检测限为3.87μM。此外,制得的电化学生物传感器对葡萄糖具有良好的选择性。
其他文献
当前,航空发动机的全权限数字电子控制(Full Authority Digital Electronic Control,FADEC)系统需要通过大量的传感器来监控发动机状态,进行健康管理,保证航空发动机的良好性能和安全运行。而有些传感器需安装在航空发动机内的高温高压处,使传感器成为故障多发元件,直接影响到发动机控制系统甚至发动机本体的安全性和可靠性。当传感器发生故障时,对其进行发动机信号重构,使
含油废水若未经充分处理而直接排放,会对生态环境造成严重的危害。与传统方法(如离心法、重力分离法和化学破乳法)相比,基于膜分离的含油废水处理技术作为一种高效、灵活的处理手段,不仅可以达到除油的目的,而且可以将水从水包油乳液中回收并再次利用。尽管膜分离技术有着诸多优点,油滴与多孔膜结构间复杂相互作用的潜在机理却仍不清晰,而此机理的解读对于开发新型分离膜以更有效的处理含油废水具有重要价值。因此,本研究将
高阻尼合金能降低振动和噪音,已在航空航天、汽车等领域应用。Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金(Gum Metal)具有高强度和高阻尼值,为获得性能更好的合金,本课题基于该成分进行减元设计,采用非自耗电弧熔炼制备Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O合金,通过X-射线衍射仪、拉伸试验机、动态热机械分析仪等研究了Ta、Zr元素及固溶温度对合金显微组织、力学和阻尼性能的影响。热轧态Ti-36
双眼墙替换过程(ERC)是强热带气旋(TC)发展演变过程中一种常见的现象,对TC强度和结构变化有着重要影响,也给TC强度和风雨预报带来很大困难,是近年来TC研究领域的热点问题。本
再生水用于农田浇灌是处理目前社会水资源匮乏的重要措施。再生水长时间浇灌农田会对浇灌区的田地和蔬菜、果实的品质产生一些影响,因此在浇灌农田过程中要严格执行水质标准,以防土壤、蔬菜、果实Cd污染。分析探究Cd在再生水-土壤-蔬菜体系中的迁移及生物可给性,通过在该体系中Cd的定性、定量和定位来研究,能够合理科学地评估土壤、蔬菜、果实中Cd的污染程度,给再生水的广泛使用和蔬菜的安全种植提供科学依据。本实验
对于环境基质中有机污染物的检测一直是一项具有挑战性的任务,这是因为一方面样品具有复杂性,另一方面有机污染物在环境中的含量非常低。适当的样品预处理技术不仅通过将分析物浓缩到分析仪器的可检测极限来确保令人满意的灵敏度,还可以通过去除基质中的干扰物质,提高方法的选择性。此外,适当的样品预处理可以防止分析仪器的潜在损坏。因此,寻找合适的样品预处理方法是环境和生物样品中污染物和残留物分析的一个极具重要意义的
由于城市化进程的持续加快,产量巨大的市政污泥的处理处置已成为当前亟待解决的重要问题之一。焚烧虽然可在一定程度上实现市政污泥的减量化和无害化,但焚烧过程中产生的体积庞大的市政污泥焚烧灰渣对环境和生态系统仍然具有潜在的危害性。另一方面,各种各样的工业活动产生了大量富含铅、铜、锌等重金属的工业污泥,引起了人们的广泛关注,这些工业污泥如不妥善处置,将会对环境和生态系统造成难以挽回的伤害。微晶玻璃产品具有优
氮污染是土壤、地下水及地表水的重要环境问题之一。吸附在土壤中的氮素在降水入渗或农业灌溉的驱动下进入含水层并污染地下水。含水层中的氮污染物随地下水流迁移最终以基流形式排泄至地表水体,进一步加重地表水体污染。潜流带是河流生态系统中的重要组成部分,其独特的物化性质和生物特性使得潜流带内生物地球化学反应异常活跃,该特征使得潜流带具有明显的消减氮污染物的能力。潜流带水动力过程是生物地球化学反应的重要驱动力。
随着我国社会经济的快速发展,道路运输行业在经济建设中的作用越显突出,同时道路运输行业得到了快速发展。在此背景下,道路施工技术也得到了大力发展。近年来,泡沫沥青冷再生
叉指换能器(Interdigital Transducer,IDT)可通过压电效应来实现电声转换,最早应用于声表面波(Surface Acoustic Wave)器件中。近年来,IDT由于工作频率可以设计、成本低、频带可调、损耗低等特点逐步应用于结构健康监测(Structural Health Monitoring,SHM)系统中。其中,最常见的就是形成超声Lamb波IDT,能够快速实现大范围检测