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实际操作中，聚合酶链式反应(PCR)存在某些局限性，如重复性差、扩增效率低等问题。为此研究人员进行了积极的探索和改进，尝试将纳米材料引入PCR体系进行优化，并取得了阶段性成果。石墨烯作为一种新兴纳米材料，具有特殊的表面效应和尺寸效应，能够进行多种修饰，易与生物大分子蛋白质、核酸等相互作用，对提高PCR扩增特异性和效率都有明显的效果，具有非常重要的理论意义和应用价值。本文制备了不同尺寸及功能化的石墨烯，研究其作为添加剂对PCR的影响，并探讨其潜在的影响机制，主要研究结果如下: 1.不同尺寸石墨烯的制备:以天然石墨为原料，采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯，以水合肼为还原剂，在氨水中制备了还原石墨烯。通过超声及分级离心制备小片及大片的单层石墨烯，小片尺寸约50 nm，大片尺寸约500 nm; 2.功能化石墨烯的制备:根据研究的需要，制备了三种不同性质聚合物修饰的石墨烯。包括原位聚合带负电荷的丙烯酸（GO-PAA），带正电荷的丙烯酰胺（GO-PAM），以及共价修饰不带电的聚乙二醇(GO-PEG)，经过修饰的石墨烯均表现为可溶性好，片层增厚; 3.石墨烯及其衍生物对PCR的影响:分别在PCR体系中加入不同尺寸及功能化的石墨烯，以pET-32a质粒DNA为模板进行多轮PCR扩增。结果表明，氧化石墨烯明显抑制PCR反应，其中小片氧化石墨烯的完全抑制浓度更低;相同浓度下，还原石墨烯不同尺寸的影响效果区别不大，并均能在多轮PCR中增强反应特异性;功能化的石墨烯中，GO-PAA对反应的抑制作用最显著，GO-PAM次之，GO-PEG抑制作用最小，并且GO-PAM在一定浓度下能增强PCR特异性; 4.影响机理探究:PCR体系复杂，本文选取体系中至关重要的Pfu酶为对象，计算了决定反应扩增效率及特异性的拇指区和外切酶区的净电荷，提出了石墨烯改变聚合酶构象的可能性。最后，通过MOE软件模拟了力场中不同聚合物及石墨烯与Pfu酶的亲和力，结果表明PEG的亲和力更强。