脱氧核糖核酸(DNA)是一种重要的生物大分子,是生物体内遗传信息的载体。DNA序列研究在疾病诊断、环境科学、生命科学等领域有着极其重要的作用。自人类基因组计划以来,脱氧核糖核酸DNA序列的研究一直生物科学领域中的前沿性课题。并逐步形成了多种形式的DNA生物传感器。DNA生物传感器是一种将目标DNA的存在形式转化为光、电、声等可以检测信号的一种传感装置。一般有序列识别装置和信号转化装置两部分组成。序列识别一般由固定在换能器上的探针DNA和其它辅助物组成,可以特异性地识别靶序列并与之杂交；换能器通过将杂交过程中所发生的信号变化转换为可识别的光、电、声等信号,从而对目标DNA进行定性和定量的测定。根据换能器所转换的信号不同,我们大致可以将DNA生物传感器分为：压电式DNA生物传感器、光学DNA生物传感器和电化学DNA生物传感器。本论文主要有综述和研究报告两部分组成。第一部分综述主要介绍脱氧核糖核酸组成、研究历史和DNA生物传感器的类型,重点综述非标记型DNA生物传感的研究进展。第二部分为研究报告部分,对电场诱导水溶液发光现象的机理进行了初控,并在此原理的基础上,利用电场诱导水溶液的发光现象,对DNA进仃无标记的定量和定性分析研究,建立了一种新型无标记的DNA生物传感方法,并对有单碱基错配的DNA序列进行了检测。1、电场诱导水分子簇发光机理初探本实验通过搭建一种特殊的实验装置,将电场阶跃式作用于水溶液,经光电倍增管检测到一定强度的发光信号。通过研究磁场、电场、多种阴阳电解质离子等对电场诱导水溶液发光信号的影响,并进一步对电场处理过的水的电导率、17O核磁半峰宽和位移变化等性质的研究,对电场诱导水溶液发光的机理进行了初探。结果初步证明,二次水经电场作用后,由于受外加电场的作用,溶液中的阴阳离子分别向正负两极定向移动,使得原来依靠氢键结合在一起的多元水分子簇间的氢键被破坏,生成较小的水分子簇结构,氢键破裂时所产生的裂解能转移给分子结构较小的水分子簇单元,使其由基态跃迁至激发态,当回到基态时便伴随有水分子的发光现象。2、电场诱导水溶液发光现象应用于DNA无标记传感分析研究利用电场诱导水溶液发光的装置,首先向装置中注入50mM的Tris-HCl DNA缓冲液,阶跃式施加一定的电压,缓冲液由于外加电场的加入而产生较强的发光信号；与此同时,向DNA缓冲液中加入一定浓度的单链探针DNA,缓冲液的发光信号被强烈抑制,之后对比加入互补的双链DNA,被抑制的发光信号又有一定程度的恢复。本实验通过对实验条件的优化,建立了一种无标记的DNA传感分析方法。在最佳的实验条件下,该方法测定DNA的线性范围为1.0×10-7～1.0×10-9mol/L,检出限为6.5X10-10mol/L。
