配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)的設(shè)計及其性質(zhì)研究.pdf

1、DNA電化學(xué)傳感器是由特定序列的DNA和電化學(xué)識別物質(zhì)組成的。特定序列的DNA起著選擇性識別特異靶基因的作用,根據(jù)電化學(xué)識別物質(zhì)在雜交前后的電化學(xué)信號變化可以測得靶基因是否存在和含量的多少。這種利用DNA雙鏈的堿基互補(bǔ)配對原則發(fā)展起來的DNA生物傳感技術(shù),受到生物分析工作者的高度重視。同時電化學(xué)檢測方法以其靈敏度高、輕巧便宜、攜帶方便、耗能少、能與現(xiàn)代微電子技術(shù)聯(lián)用、易于實(shí)現(xiàn)微型化等優(yōu)點(diǎn),受到了研究者們的廣泛關(guān)注。DNA電化學(xué)傳感器在疾

2、病控制,環(huán)境檢測和藥物篩選等方面的研究必將具有深遠(yuǎn)的意義和應(yīng)用價值。 分子燈塔也叫分子信標(biāo),它是近幾年興起的利用核酸雜交技術(shù)對核酸分子進(jìn)行檢測的新技術(shù),具有快速、簡便的特點(diǎn)。它的建立為研究核酸分子的組成、含量提供了快速、特異、方便的新手段,在基因檢測領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的分子信標(biāo)(Molecular Beacons,MB)是基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理設(shè)計的寡核苷酸探針。隨著對MB特性的深入研究,MB已被設(shè)計成各種形式和不同

3、功能的探針,并成功地應(yīng)用于PCR實(shí)時監(jiān)控、基因突變的快速分析、DNA和RNA的檢測、DNA雜交的動力學(xué)研究以及DNA/蛋白質(zhì)相互作用研究等。 本論文利用電化學(xué)技術(shù),結(jié)合分子信標(biāo)技術(shù)制備配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo),并對其熱力學(xué)和電化學(xué)行為進(jìn)行研究。該配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)既保留了分子信標(biāo)本身的高靈敏性,高特異性；又引入了電化學(xué)檢測方便可靠的優(yōu)點(diǎn),具有較高的專一性和靈敏度；同時形成配合物型電化學(xué)活性-非活

4、性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)大大提高了電化學(xué)分子信標(biāo)的熱穩(wěn)定性,改善了電化學(xué)分子信標(biāo)的熔鏈溫度,為實(shí)時PCR檢測及在溶液中直接進(jìn)行生物分子識別提供了思路。這種配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)為基因診斷,蛋白分析和PCR實(shí)時監(jiān)控及基因芯片的研制提供了很好的思路和有效的依據(jù)。 本論文分為四章： 第一章緒論主要介紹分子信標(biāo)的結(jié)構(gòu)、原理、主要影響因素、應(yīng)用以及發(fā)展前景：同時概述了電化學(xué)分析方法的特點(diǎn)、分類和在DNA檢測中的應(yīng)用,介紹了電

5、化學(xué)和分子信標(biāo)結(jié)合的最新進(jìn)展及展望。最后闡述了本論文的研究目的和意義以及新穎之處。 第二章配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)(Mn+-CAs-MB)的設(shè)計及表征本章詳細(xì)闡述了高熱穩(wěn)定電化學(xué)活性-非活性分子信標(biāo)的設(shè)計和合成：將具有靈敏電化學(xué)響應(yīng)信號的胭脂紅酸偶聯(lián)到分子信標(biāo)上,作為電化學(xué)活性-非活性信號分子,利用分子信標(biāo)發(fā)卡結(jié)構(gòu)和它與目標(biāo)序列作用后發(fā)生構(gòu)型改變,使胭脂紅酸分子可在締合狀態(tài)和解離狀態(tài)(OFF/ON)間變化,從而令其

6、具有在電化學(xué)活性-非活性間切換的能力,用于構(gòu)建新型非固定性電化學(xué)分子信標(biāo)；再加入金屬離子形成配合物,以提高分子信標(biāo)的熱穩(wěn)定性。同時利用紫外-可見光譜對胭脂紅酸金屬配合物以及胭脂紅酸金屬配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)進(jìn)行表征。結(jié)果表明,金屬離子的加入有效地提高了電化學(xué)分子信標(biāo)的熱穩(wěn)定性。由于金屬、配體可以改變的特點(diǎn),因此對電化學(xué)分子信標(biāo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有廣泛的靈活性。而這一系列的研究工作對電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)的發(fā)展具有重要的

7、意義。 第三章配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)(Mn+-CAs-MB)熱力學(xué)研究熱力學(xué)研究可以對反應(yīng)過程的熱行為及影響因素進(jìn)行深入的了解和探索,目前有關(guān)分子信標(biāo)熱力學(xué)方面的研究已有報道。本章對設(shè)計的配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的熱力學(xué)探究,計算了配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)的熱力學(xué)參數(shù),同時,對不同配合物組成的電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)的差異性進(jìn)行了研究；從理論上推導(dǎo)了不同金屬離子配合物組

8、成的電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)對熱穩(wěn)定性的影響,結(jié)果證明金屬配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)具有高的熱穩(wěn)定性,可直接在溶液中進(jìn)行雜交識別,實(shí)現(xiàn)對活體細(xì)胞進(jìn)行直接電化學(xué)識別檢測,以及實(shí)時PCR電化學(xué)檢測。 第四章配合物型電化學(xué)活性-非活性轉(zhuǎn)換分子信標(biāo)(Mn+-CAs-MB)分子信標(biāo)的電化學(xué)行為研究將電化學(xué)檢測技術(shù)與高特異性的分子信標(biāo)技術(shù)結(jié)合是DNA分析檢測的趨勢,而如何將電化學(xué)分子信標(biāo)用于溶液檢測,提高熱穩(wěn)定性,進(jìn)行實(shí)時