基于金纳米粒子的电化学阻抗谱DNA生物传感器.docVIP

目 录 摘要………………………………………………………………………………….. Abstract………………………………………………………………………………. 第一章 绪论 1.1 DNA生物传感器的概述 1.1.1 DNA生物传感器的研究原理 1.1.2 DNA生物传感器的分类 1.2 DNA电化学生物传感器的概述 1.2.1 DNA电化学生物传感器研究原理 1.2.2 单链DNA在电极表面的固定化方法 1.2.3 电化学交流阻抗技术概述 1.3 纳米材料在DNA电化学生物传感器中的作用 1.4 本论文的选题背景，研究思路，研究目的和研究内容 第二章 基于目标DNA诱导取代金纳米粒子的高灵敏度阻抗谱DNA 杂交传感器研究 3.3.2电化学交流阻抗法表征DNA生物传感器 3.3.3 信号增强溶液的选择 3.3.4电化学DNA生物传感器的分析特性 3.3.4.1电化学阻抗谱DNA生物传感器的线性范围和检出限 3.3.4.2 电化学阻抗谱DNA生物传感器的选择性 3.4 结论 总结 参考文献 致谢 攻读硕士期间的研究成果 DNA电化学生物传感器的研究进展 二十一世纪是生命科学世纪，在生命科学得到了空前的发展同时，就不能不提到被誉为人类生命科学史上最伟大工程的人类基因组计划(human genome project, HGP)。1985年美国科学家率先提出了人类基因组计划(human genome project, HGP)，于1990年正式启动。人类基因组计划被誉为人类生命科学史上最伟大工程。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。2002年2月12日，历时10年耗资20亿美元的人类基因组计划最终完成，并报道了99%的人类基因组序列，在20世纪，“人类基因组计划”与“曼哈顿原子弹计划”和“阿波罗计划”并称为三大科学计划，它将对生命科学和人类健康产生巨大影响。 生命科学是生物的生命过程为研究对象的，其中糖、蛋白质、核酸是涉及生命活动本质的三类重要生物分子，对这些物质进行测定和分析技术的发展，取决于人类的科学活动和技术实践。核酸是所有生命体的遗传信息分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。两类核酸都是由单核苷酸组成的多聚物。核酸分子中的核苷序列组成密码，其功能是贮存和传输遗传信息，指导各类型蛋白质的合成。DNA是遗传信息的载体，许多人类遗传疾病的早期诊断是通过检测已知碱基序列的DNA是否出现变异来实现的，检测与疾病有关的变异对基因筛选、遗传疾病的早期诊断和治疗具有非常重要的意义 DNA(Deoxyribonucleic acid)，中文译名为脱氧核糖核酸。脱氧核糖、核苷酸和磷酸构成了DNA的基本单元，核苷酸由四种碱基组成：腺嘌呤A（adenine）、鸟嘌呤G（guanine）、胞嘧啶C（cytosine）、胸腺嘧啶T（thymine）。Watson和Crick于1953年提出DNA分子为双螺旋结构[1]，是由两条平行而方向相反的互补核苷酸组成，是通过链间互补核苷酸中的氢键维持的，其中C与G及A与T可分别形成三根和两根氢键[2]。这种互补为DNA的测序带来了方便。DNA测序的目的就是测定它们的排列顺序，尽管基因组测序已经基本完成，但是大量物种的基因组序列仍未涉及，如何能进一步加快和简化DNA测序工作依然是一个具有挑战性的课题。 分子杂交技术[3]是利用分子之间的互补性对靶分子进行鉴别的方法，互补性具有序列特异性或形态特异性，它使两个分子彼此间结合，结合的形式包括RNA-RNA、DNA-DNA、DNA-RNA、和蛋白质-蛋白质（抗体）。其中DNA-DNA是应用最多的一种核酸杂交形式。目前大多数DNA生物传感器都是建立在DNA分子杂交的基础上。 随着人类对生命本质、生命过程、和生命体与其生存环境的认识不断深入，研究发展新的分析手段越来越重要。分析生物技术受到了大家的关注，而生物传感器（biosensor）便是其中一个重要的领域，它是一个典型的多学科交叉产物，结合了生命科学、分析化学、物理化学和信息科学及其相关技术，能够对所需要检测的物质进行快速分析和追踪。生物传感器的出现，是科学家的兴趣和科学技术发展及社会发展需求多方面驱动的结果，经过30多年的发展，已经成为一个涉及内容广泛、多学科介入和交叉、充满创新活力的领域。生物传感器已经发展到活体测定、联机在线测定和多指标测定，检测的对象包括各种常见的生物化学物质，在化工、食品、环保和临床等方面均显示了广泛的应用前景。许多在过去被认为较难进行的科学实验也采用了生物传感器技术而变的容易。1984年，在华盛顿召开的国际生物