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摘要在本工作中，我们建立了一种简便的基于点击化学的新型电化学DNA生物传感分析方法，该方法可用于特异性目标DNA序列的选择性检测。在该方法中，末端修饰有巯基和叠氮基的发卡式单链寡核苷酸被固定在金电极表面，作为捕获探针。由于双链茎的形成，叠氮基被限制在电极表面，使得捕获探针很难被乙炔基二茂铁修饰。与待测DNA片段杂交后，发卡环打开，在Cu(I)的催化作用下，乙炔基二茂铁连接到捕获探针末端。通过差分脉冲伏安法检测其电化学响应信号，可以实现对待测DNA序列的电化学定量测定。在最佳条件下，该方法的线性检测范围为1 pM到1 nM，检测下限为0.296 pM。此外，该方法针可用于单核苷酸多态性分析，在血清样品中也具有很好的检测能力。28236
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关键词 DNA 电化学 点击化学 电化学活性探针 分子信标 单核苷酸多态性
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Click chemistry-based electrochemical DNA biosensing
Abstract
Here, a straightforward electrochemical DNA biosensing approach for the detection and identification of sequence-specific DNA was developed. In this work,the mercapto and azido bifunctionalized hairpin DNA (Hairpins) were firstly immobilized onto the gold electrode and was used as the capture probes for the specific recognition of target single-stranded DNA (ssDNA) in the subsequent step. In the target-unbound form, the immobilized Hairpins were kept in a folded stem-loop configuration with the azido moieties held in close proximity of the electrode surface, making the capture probes difficult to be labeled with ethynylferrocene. Upon hybridization, they were unfolded and became available for their subsequent labeling with ethynylferrocene under the catalysis of Cu(I). Under optimal conditions, it could detect target ssDNA down to 0.296 pM with a good linear response over the range from 1 pM to 1 nM. Furthermore, it showed excellent specificity toward the genotyping of single-nucleotide polymorphisms, and also exhibited good detection reliability in serum samples.
Keywords DNA Electrochemical Click chemistry Electroactive probe Molecular beacon Single nucleotide polymorphism
目 次
1 绪论 1
1.1 电化学DNA生物传感器 1
1.2 单核苷酸多态性 2
1.3 分子信标 3
1.4 点击化学 3
2 实验部分 5
2.1 实验材料及试剂 5
2.2 实验仪器 5
2.3 电极的修饰 6
2.4 电化学检测 6
3 结果与讨论 8
3.1 修饰电极的电化学表征 8
3.2 实验条件优化 9
3.3 电化学DNA生物传感器的分析性能 10
3.4 电化学DNA生物传感器的特异性和稳定性 11
3.5 电化学DNA生物传感器在血清样品中的检测能力 12
结 论 13
致 谢 14
参考文献15
1 引言
1.1 电化学DNA生物传感器
随着分子诊断、基因测试、法医鉴证、生化战争预防、食品安全检测、环境监测等领域的发展，对特定目标DNA序列进行准确、灵敏、简单、快速的检测显得日益重要[1-3]。生物传感器是由固定化的生物活性材料（如单链DNA片段）作为分子识别器件与适当的理化换能部件及信号放大装置构成的对待测生物物质敏感并能将其浓度信号转换为电信号、磁信号及光信号等一系列可检测信号的分析工具或系统，是发展生物技术必不可少的一种检测方法与监控手段，也是实现待测生物分子快速、痕量分析的一种全新方法[1,3]。DNA生物传感器是指待检测物质或作为分子识别器件的生物活性材料为单链或双链DNA片段的一类生物传感器。它主要是基于碱基互补配对的原则来对目标DNA序列进行检测，利用已知序列的探针对待测DNA序列进行特异性识别，来辨明DNA的存在与否，并能对其浓度进行定量测定。根据检测原理的不同，通常可分为电化学DNA生物传感器、光学DNA生物传感器和压电DNA生物传感器等[3]。其中，电化学DNA生物传感器是通过检测单链或双链目标DNA序列与固定化的捕获探针杂交反应所引起的电化学信号的变化来测定目标DNA序列的含量的，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、便携、设备简单、可在复杂的体系中进行连续在线监测，易于小型化、集成化、自动化及能与微流控芯片兼容等优点，因而具有非常重要的应用及研究价值，受到了广泛的关注，成为当今生命科学、分析化学及医学领域的前沿性课题[2,3]。