本文關鍵詞：基于電化學檢測技術的DNA分子邏輯門的構建及其應用研究

  更多相關文章： 電化學 DNA分子邏輯門 生物傳感器 食源性致病菌 半加器

【摘要】：著名的《Nature Biotechnology》雜志曾在2000年評論說“電化學DNA分析時代到來了”。電化學方法不僅簡便、快速、低耗,靈敏,而且其裝置輕便、便于攜帶,被認為是在成本、時效等有較高要求的場合實現(xiàn)生物傳感器檢測的首選方法之一。目前分析檢測工作越來越多的面對多目標物的實時、在線分析檢測,而在多目標物同時分析檢測方面,尤其是建立智能化、自動化的分析檢測系統(tǒng)方面,分子邏輯門無疑扮演著重要的角色,構建分子邏輯門也是設計分子計算機的先決條件,而構建DNA計算機是人類的夢想之一。本論文將電化學方法與DNA分子邏輯門技術相結合,實現(xiàn)了對多種食源性致病菌特征DNA的同時分析檢測,還初步研究了構建具有基本邏輯運算功能的DNA分子邏輯門體系(DNA半加器),為DNA計算機的研究和發(fā)展做一些基礎性的探索和鋪墊工作。本論文主要研究內(nèi)容如下：(1)基于DNA誘導生成AgNCs(銀納米簇)的NOR型邏輯門用于多目標DNA的同時檢測；本實驗以DNA為模板誘導生成AgNCs,以大腸桿菌(E.coli) DNA和沙門氏菌(Sal) DNA作為輸入,Ag+電化學信號作為輸出構建一個NOR型邏輯門,達到同時檢測E.coli DNA和Sal DNA的目的。檢測Sal DNA所得結果：在5.0×10-8～8.5×10-7mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-1.5×10-4(CSal/mol·L-1)+0.48,相關系數(shù)R=0.9956,檢測限(S/N=3)為3.3×10-8mo1·L-1;檢測E.coliDNA所得結果：在5.0×10-8～8.5×10-7mol·L-1)檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-1.1×10-4(CE.coli/mol·L-1)+0.54,相關系數(shù)R=0.9932,檢測限(S/N=3)為2.1×10-8mol·L-1。(2)以GO/AuNPs(氧化石墨烯／金納米粒子)納米復合材料為基底構建IDB和OR型邏輯門；本實驗采用滴涂法和電沉積法制備了氧化石墨烯／金納米粒子(GO/AuNPs)復合膜納米陣列電極。以GO/AuNPs復合膜修飾玻碳電極為工作電極,以志賀氏菌(Shi)DNA和沙門氏菌(Sal) DNA作為輸入,Fc的電流信號作為輸出,分別構建了IDB型和OR型DNA分子邏輯門。其檢測Sal DNA所得結果：在1.0×10-12～1.O×10-7mol·L-1范圍內(nèi)有良好的線性關系,其線性方程為Ip=-0.0241og(CSal/mol·L-1)+0.39,相關系數(shù)R=0.9993,檢測限(S/N=3)為6.5×10-13mol·L-1。這兩種邏輯門都達到了同時快速檢測志賀氏菌DNA和沙門氏菌DNA的目的。(3)借助DNA四面體納米結構自組裝探針構建NOR型邏輯門：本實驗選擇四條自相互補的DNA單鏈,形成剛性和穩(wěn)定的四面體DNA納米結構自組裝到金電極表面,通過對四面體一臂DNA的刺激(加入目標DNA),改變DNA四面體的構型。以志賀氏菌(shi) DNA和大腸桿菌(E.coli) DNA作為輸入,Fc的電流信號作為輸出,構建NOR型邏輯門達到同時檢測Shi DNA和E.coli DNA的目的。檢測Shi DNA所得結果：在5.0×10-9～7.5×10-7mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-0.24log(CShi/mol·L-1)+3.12,相關系數(shù)R=0.9928,檢測限(S/N=3)為2.1×10-9mol·L-1;檢測E.coli DNA所得結果：在3.0×10-10～1.5×10-7mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為Ip=-0.281og(CE.coli/mol·L-1)+3.8,相關系數(shù)R=0.9978,檢測限(S/N=3)為6.1×10-11mol·L-1。(4)DNA半加器的構建及對兩種病原菌DNA的同時檢測；本實驗以GO/AuNPs復合膜修飾玻碳電極為工作電極,探針DNA分別標記有兩種電化學活性指示劑(Fc,MB),在同一檢測體系,同時檢測兩種指示劑的信號變化,以大腸桿菌(E.coli) DNA和沙門氏菌(Sal) DNA作為輸入,分別以△IMB+△IFc和|△IMB/△IFc|為不同的輸出,構建了AND和XOR型邏輯門,而這兩種邏輯門的組合剛好構建了半加器。為放大電化學響應,以目標DNA濃度C對∑|△I|作線性曲線。檢測E.coli DNA所得結果：在1.0×10-13～1.0×10-8mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為(|△IFc|+|△IMB|)=2.171og(CE.coli/mol·L-1)+32.03,相關系數(shù)R--0.9931,檢測限(S/N=3)為3.2×10-14 mol·L-1;檢測Sal DNA所得結果：在1.0×10-13～1.0×10-8 mol·L-1檢測范圍內(nèi),其線性方程為(|△IFc|+|△IMB|)=2.49log(CSal/mol·L-1)+34.14,相關系數(shù)R=0.9967,檢測限(S/N=3)為1.7×10~(-14)mol-L~(-1)。
【關鍵詞】：電化學 DNA分子邏輯門 生物傳感器 食源性致病菌 半加器
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 主要符號表10
• 電化學測試技術10-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 DNA分子結構及其在傳感器中的應用11-14
• 1.2 DNA分子邏輯門與邏輯計算14-21
• 1.3 食源性致病菌及其檢測21-24
• 1.4 本論文的研究思路24-27
• 第二章 基于DNA誘導生成AgNCs的NOR型邏輯門用于多目標DNA的同時檢測27-39
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實驗部分28-32
• 2.3 結果與討論32-38
• 2.4 本章小結38-39
• 第三章 以GO/AuNPs納米復合材料為基底構建ID B和OR型邏輯門39-53
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實驗部分40-43
• 3.3 結果與討論43-52
• 3.4 本章小結52-53
• 第四章 借助DNA四面體納米結構自組裝探針構建NOR型邏輯門53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 實驗部分54-58
• 4.3 結果與討論58-65
• 4.4 本章小結65-67
• 第五章 DNA半加器的構建及對兩種病原菌DNA的同時檢測67-81
• 5.1 引言67-68
• 5.2 實驗部分68-71
• 5.3 結果與討論71-79
• 5.4 本章小結79-81
• 第六章 結論81-83
• 參考文獻83-92
• 致謝92-93
• 個人簡介93
• 論文發(fā)表情況93

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙廣超 ,朱俊杰 ,陳洪淵 ,王雪梅 ,陸祖宏;Spectroscopic and Spectroelectrochemical Studies of Interaction of Nile Blue with DNA[J];Chinese Journal of Chemistry;2002年01期

2 張鵬 ,孟繼本 ,龍江 ,松浦輝男 ,王永梅;Synthesis of Benzo [α]phenoxazin-5-one Derivatives and Their Interactions with DNA[J];Chinese Journal of Chemistry;2002年05期

3 陳繪麗 ,楊頻;A Novel Cobalt(III) Mixed-polypyridyl Complex: Synthesis, Characterization and DNA Binding[J];Chinese Journal of Chemistry;2002年12期

4 周莉,李樹蕾,陳輝,黃可欣,聶毓秀;DNA Damage Effect of Mixed Rare Earth Changle Crossing Placenta Barrier on Rat Embryo[J];Journal of Rare Earths;2003年02期

5 陳婧,康敬萬;Interaction between Eu(bpy)_3~(3+) Complex and DNA by Fluorophotometry[J];Journal of Rare Earths;2003年S1期

6 張強;企業(yè)DNA:核心競爭力[J];中國石化;2004年06期

7 ;Interaction between DNA with Complex of Eu~(3+)-Rutin by UV-Visible Spectroscopy and Electrochemistry[J];Journal of Rare Earths;2005年04期

8 周春瓊,鄧先和,楊頻;Interaction of Complex of Europium and Hbbimp with DNA[J];Journal of Rare Earths;2005年05期

9 ;Synthesis of a New Cobalt (II) Complex and its Interaction with DNA[J];Chinese Chemical Letters;2005年04期

10 ;Spectroscopic and Electrochemical Studies of the Interaction Between Fuchsin Basic and DNA[J];Chemical Research in Chinese Universities;2006年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 Michael J.Siefkes;Cory O.Brant;Ronald B.Walter;;A novel real-time XL-PCR for DNA damage detection[A];漁業(yè)科技創(chuàng)新與發(fā)展方式轉(zhuǎn)變——2011年中國水產(chǎn)學會學術年會論文摘要集[C];2011年

2 ;Hormonal Regulation and Tumorigenic Role of DNA Methyltransferase[A];2011中國婦產(chǎn)科學術會議暨浙江省計劃生育與生殖醫(yī)學學術年會暨生殖健康講習班論文匯編[C];2011年

3 Dongmei Zhao;Fan Jin;Yuli Qian;Hefeng Huang;;Expression patterns of Dnmtl and Dnmt3b in preimplantational mouse embryos and effects of in-vitro cultures on their expression[A];中華醫(yī)學會第十次全國婦產(chǎn)科學術會議婦科內(nèi)分泌會場（婦科內(nèi)分泌學組、絕經(jīng)學組、計劃生育學組）論文匯編[C];2012年

4 姜東成;蔣稼歡;楊力;蔡紹皙;K.-L.Paul Sung;;在聚吡咯微點致動下的DNA雜交行為[A];2008年全國生物流變學與生物力學學術會議論文摘要集[C];2008年

5 白明慧;翁小成;周翔;;聯(lián)鄰苯二酚類小分子作為DNA交聯(lián)劑的研究[A];第六屆全國化學生物學學術會議論文摘要集[C];2009年

6 張曄;杜智;楊斌;高英堂;;檢測外周血中游離DNA的應用前景(綜述)[A];天津市生物醫(yī)學工程學會第29屆學術年會暨首屆生物醫(yī)學工程前沿科學研討會論文集[C];2009年

7 周紅;鄭江;王良喜;丁國富;魯永玲;潘文東;羅平;肖光夏;;CpG DNA誘導全身炎癥反應綜合征的作用及其機制研究[A];全國燒傷創(chuàng)面處理、感染專題研討會論文匯編[C];2004年

8 ;EFFECTS OF Ku70-DEFICIENT ON ARSENITE-INDUCED DNA DOUBLE STRAND BREAKS, CHROMOSOMAL ALTERATIONS AND CELL CYCLE ARREST[A];海峽兩岸第三屆毒理學研討會論文摘要[C];2005年

9 李經(jīng)建;冀中華;蔡生民;;小溝結合方式中的DNA媒介電荷轉(zhuǎn)移[A];第十三次全國電化學會議論文摘要集（下集）[C];2005年

10 ;The interaction between Levofloxacine Hydrochloride and DNA mediated by Cu~(2+)[A];湖北省化學化工學會2006年年會暨循環(huán)經(jīng)濟專家論壇論文集[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 袁滿;平安：把“領先”作為DNA[N];經(jīng)濟觀察報;2006年

2 舒放;編織一個DNA納米桶[N];醫(yī)藥經(jīng)濟報;2006年

3 閆潔;英兩無罪公民起訴要求銷毀DNA記錄[N];新華每日電訊;2008年

4 何德功;日本制成診斷魚病的“DNA書”[N];農(nóng)民日報;2004年

5 本報記者 張巍巍;DNA樣本也能作假[N];科技日報;2009年

6 周斌偉　鄒巍;蘇州警方應用DNA技術一年偵破案件1887起[N];人民公安報;2011年

7 本報記者 楊天笑;揭秘“神探”DNA[N];蘇州日報;2011年

8 第四軍醫(yī)大學基礎醫(yī)學部生物化學與分子生物學教研室教授 李福洋;破除法老DNA的咒語[N];東方早報;2011年

9 常麗君;DNA電路可檢測導致疾病的基因損傷[N];科技日報;2012年

10 常麗君;效率和質(zhì)量：“DNA制造業(yè)”兩大障礙被攻克[N];科技日報;2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐陽;基于質(zhì)譜技術的基因組DNA甲基化及其氧化衍生物分析[D];武漢大學;2014年

2 池晴佳;DNA動力學與彈性性質(zhì)研究[D];重慶大學;2015年

3 胡璐璐;哺乳動物DNA去甲基化過程關鍵酶TET2的三維結構與P暬蒲芯縖D];復旦大學;2014年

4 馬寅洲;基于滾環(huán)擴增的DNA自組裝技術的研究[D];南京大學;2014年

5 黃學鋒;精子DNA碎片的臨床意義：臨床和實驗研究[D];復旦大學;2013年

6 隋江東;APE1促進DNA-PKcs介導hnRNPA1磷酸化及其在有絲分裂期端粒保護中的作用[D];第三軍醫(yī)大學;2015年

7 劉松柏;結構特異性核酸酶FEN1在DNA復制及細胞周期過程中的功能性研究[D];浙江大學;2015年

8 王璐;哺乳動物中親本DNA甲基化的重編程與繼承[D];中國科學院北京基因組研究所;2015年

9 齊文靖;染色質(zhì)改構蛋白BRG1在DNA雙鏈斷裂修復中的作用及機制研究[D];東北師范大學;2015年

10 龍湍;水稻T-DNA插入突變?nèi)后w側翼序列的分離分析和OsaTRZ2的克隆與功能鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董洪奎;面向可視化納米操作的DNA運動學建模及誤差實時校正方法[D];沈陽理工大學;2014年

2 聞金燕;水溶性羧基和吡啶基咔咯大環(huán)與DNA和人血清蛋白的相互作用[D];華南理工大學;2015年

3 江懌雨;水溶性羧酸卟啉及其配合物與DNA和人血清蛋白的相互作用[D];華南理工大學;2015年

4 高志森;比較外周游離循環(huán)腫瘤DNA與癌胚抗原監(jiān)測非小細胞肺癌根治術前后腫瘤負荷變化的初步研究[D];福建醫(yī)科大學;2015年

5 丁浩;血漿循環(huán)DNA完整性及多基因甲基化對肺癌診斷價值的研究[D];河北大學;2015年

6 王鵬;基于碳點@氧化石墨烯復合材料DNA生物傳感器的構建及用于PML/RARα基因檢測[D];福建醫(yī)科大學;2015年

7 李海青;轉(zhuǎn)堿篷和鹽角草總DNA的耐鹽紫花苜蓿的選育[D];內(nèi)蒙古大學;2015年

8 李婷婷;小鼠DNA模式識別重要受體的分子結構特征及其功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

9 劉瑞斯;抗癌藥物奧沙利鉑與DNA相互作用的原子力顯微鏡觀察研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

10 熊忠;芳香二肽與一價金屬離子間相互作用及DNA切割活性的研究[D];鄭州大學;2015年

，

本文編號：541785