脱氧核糖核酸是染色体的主要化学成分,是遗传信息的承担者,它决定着生物基因的遗传特性。研究者发现DNA结构中核苷酸碱基特定的序列指导着生物体中蛋白质的合成模板,是自然界中生物多样性及维持生命各种机能正常运行的基本结构单位。人类的诸多遗传疾病都和核苷酸分子碱基序列变异有关,如包囊纤维变性、苯丙酮尿症、镰状红血球贫血症、血友病、肿瘤等。所以寻求简单、快速、灵敏、准确、价廉的识别检测DNA分析方法对于早期检测、诊断和治疗遗传疾病具有十分深远的意义。电化学发光(Electrochemical Luminescence ECL)是在给含有发光物质的体系施加一定电位或者通过一定的电流,致使电极表面氧化还原反应产物之间或电极表面反应产物与体系溶液中某种物质间进行化学反应而产生的一种光辐射现象。电化学发光分析法是通过光电倍增管或其他的光学仪器测量其发光光谱和发光信号变化实现对物质检测分析的一种方法。该方法不仅具有化学发光分析法灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点,而且具有电化学分析法控制性强、选择性好等优点。近几年来,越来越多研究者将电化学发光检测技术应用于构建不同种类的DNA生物传感器。本论文研究工作结合电化学技术、DNA固定化技术、DNA杂交技术旨在探索研究基于修饰电极表面多孔结构构建简单、快速、准确、价廉的电化学发光DNA生物传感器的可行性。本论文探索了两种利用修饰电极表面多孔结构识别目标DNA序列的电化学发光分析方法,并将其应用于检测特殊DNA序列片段。本论文由综述和研究报告两部分组成。第一部分为综述部分,主要介绍了电化学发光分析的原理、特点、体系及DNA生物传感器简介,最后阐述了本文的选题背景及研究意义。第二部分为研究报告部分,研究报告主要由两部分组成。2.1基于聚苯胺修饰电极表面多孔结构构建的电化学发光DNA传感器及应用结合电化学沉积技术,DNA固定技术,DNA杂交技术,将高灵敏度的电化学发光检测手段应用于生命物质DNA的序列识别及含量测定。采用电化学电沉积方法在石墨电极表面修饰聚苯胺多孔结构,以戊二醛为交联剂,将一端修饰有氨基的单链DNA共价固定于修饰电极表面,以鲁米诺为体系电化学发光物质,根据溶液中鲁米诺分子对DNA分子杂交前后对电极表面结构的影响的敏感响应构建了识别检测DNA杂交的电化学发光DNA传感器。电化学发光分析信号与待测DNA浓度在1.0×10-9～1.0×10-8mol/L区间呈线性关系,方法检出限为1.1×10-10mol/L。初步实验结果表明,本文提出的基于溶液中鲁米诺对DNA探针分子在杂交反应前后对聚苯胺修饰电极表面多孔结构的影响的敏感响应而构建的电化学发光DNA传感器是可行的。2.2基于溶胶凝胶Silica-Chitosan-Ru(bpy)32+复合硅膜修饰电极表面多孔结构构建的电化学发光DNA传感器及应用结合电化学沉积技术,DNA固定技术,DNA杂交技术,将高灵敏度的电化学发光检测手段应用于生命物质DNA的序列识别及含量测定。本工作首先利用电沉积溶胶凝胶法在电极表面修饰粗糙多孔的Silica-Chitosan-Ru(bpy)32+复合硅膜,然后将无标记的单链DNA分子静电吸附于修饰电极表面,制备电化学发光探针。根据DNA探针分子在杂交前后对修饰电极表面多孔结构的影响导致的电化学发光信号的变化建立了电化学发光分析法检测特定序列DNA的分析方法。电化学发光分析信号与待测DNA浓度在1.0×10-11-1.0×10-9mol/L区间呈线性关系,方法检测限为2.7x10-12mol/L。初步实验结果表明,本文提出的基于DNA探针分子在杂交反应前后对Silica-Chitosan-Ru(bpy)32+复合硅膜多孔结构的影响产生的电化学发光信号变化构建的电化学发光DNA传感器是可行的。
