配合物型電化學活性-非活性轉換分子信標的設計及其性質研究.pdf

1、DNA電化學傳感器是由特定序列的DNA和電化學識別物質組成的。特定序列的DNA起著選擇性識別特異靶基因的作用,根據電化學識別物質在雜交前后的電化學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雙鏈的堿基互補配對原則發(fā)展起來的DNA生物傳感技術,受到生物分析工作者的高度重視。同時電化學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)代微電子技術聯(lián)用、易于實現(xiàn)微型化等優(yōu)點,受到了研究者們的廣泛關注。DNA電化學傳感器在疾

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的意義和應用價值。 分子燈塔也叫分子信標,它是近幾年興起的利用核酸雜交技術對核酸分子進行檢測的新技術,具有快速、簡便的特點。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,在基因檢測領域有著廣闊的應用前景。傳統(tǒng)的分子信標(Molecular Beacons,MB)是基于熒光共振能量轉移原理設計的寡核苷酸探針。隨著對MB特性的深入研究,MB已被設計成各種形式和不同

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

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

5、化學和分子信標結合的最新進展及展望。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活性-非活性轉換分子信標(Mn+-CAs-MB)的設計及表征本章詳細闡述了高熱穩(wěn)定電化學活性-非活性分子信標的設計和合成：將具有靈敏電化學響應信號的胭脂紅酸偶聯(lián)到分子信標上,作為電化學活性-非活性信號分子,利用分子信標發(fā)卡結構和它與目標序列作用后發(fā)生構型改變,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、具有在電化學活性-非活性間切換的能力,用于構建新型非固定性電化學分子信標；再加入金屬離子形成配合物,以提高分子信標的熱穩(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活性-非活性轉換分子信標進行表征。結果表明,金屬離子的加入有效地提高了電化學分子信標的熱穩(wěn)定性。由于金屬、配體可以改變的特點,因此對電化學分子信標的結構設計具有廣泛的靈活性。而這一系列的研究工作對電化學活性-非活性轉換分子信標的發(fā)展具有重要的

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

8、成的電化學活性-非活性轉換分子信標對熱穩(wěn)定性的影響,結果證明金屬配合物型電化學活性-非活性轉換分子信標具有高的熱穩(wěn)定性,可直接在溶液中進行雜交識別,實現(xiàn)對活體細胞進行直接電化學識別檢測,以及實時PCR電化學檢測。 第四章配合物型電化學活性-非活性轉換分子信標(Mn+-CAs-MB)分子信標的電化學行為研究將電化學檢測技術與高特異性的分子信標技術結合是DNA分析檢測的趨勢,而如何將電化學分子信標用于溶液檢測,提高熱穩(wěn)定性,進行實時