学位论文-—基于氧化石墨烯纳米微片的荧光生物传感器用于dna单碱基错配的研究.doc

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1、DNASingle-BaseMismatchStudyUsingGrapheneOxideNanosheets-BasedFluorometricBiosensors基于氧化石墨烯纳米微片的荧光生物传感器用于DNA单碱基错配的研究ABSTRACT:Singlenucleotidepolymorphisms(SNPs)arefrequentlyassociatedwithvariousgene-relatedhumandiseases,whosedeterminationhasattractedgreatinterest. Herein,wereportagrapheneoxide

2、(GO)nanosheets-basedfluorometricDNAbiosensortostudythetypeandlocationofthesingle-basemismatch,aswellastheinfluenceofthelengthofthestrands. Theresultsindicatedthatbothshortandlongtargetsledtomuchlowerfluorescencesignalsthantheperfectlycomplementarytarget,whilethetypeofmismatchedbasehadnegligib

3、leinfluenceontheresults. Furthermore,targetswithmismatchlocationnearthe5′endledtohigherfluorescenceintensitythanthosenearthe3′endwhenthedyewastaggedatthe5′endoftheprobe.摘要：单核苷酸多态性(SNPs)经常与人类疾病的各种基因密切相关，有关于其的测定方法引起了科研工作者的极大兴趣。在此我们报道了一个基于氧化石墨烯纳米微片的荧光DNA生物传感器，为了研究单碱基错配的类型和位置以及链长度的影响。结果表明,无论是短的还是

4、长的靶标与完全互补的靶标相比，前者能引发较为低的荧光信号，而不匹配的类型基本对结果的影响可以忽略不计。此外，当染料被标记在探针的5′末端时，靠近5′末端碱基错配位置的靶标比那些靠近3′末端的碱基引发的荧光强度更强。随着新颖DNA生物传感器的发展，超灵敏的DNA生物传感器在不同领域应用已经得到了广泛的关注,如食品工业、环境、制药学、疾病诊断等。由于碱基突变的存在常常与人类疾病的基因密切相关，因此检测单碱基错配显得尤为重要[1,2]。各种技术用于基因分型单核苷酸多态性(SNPs)，这是一个给定的单碱基变异和定义基因位置,近年来已报道了许多，其中还包括DNA测序[3]和其他DNA生物传

5、感器的方法如表面等离子体共振[4,5]，电化学检测[6,7]，石英晶体微量天平[8,9]，声表面波[10]，等等。然而，所有这些技术都有其特定的优点和缺点[3,11]。例如，经典的方法中的核酸测序具有较高的特异性，可以检测未知的单核苷酸多态性SNPs，但由于复杂的过程和漫长时间操作的限制。生物传感技术的吞吐量不能实现大规模的基因分型以及通常需要的样本预处理。因此，开发一个灵敏，快速，易于使用，和具有成本效益的方法来识别单核苷酸多态性仍然是一个挑战。在过去的几年中，许多纳米材料包括纳米金[12,13]，碳纳米管[14,15]，氧化石墨烯[16−18]，和MOS2[19−21]由于它

6、们具有较高的淬灭效率和良好的生物相容性，所以在各种荧光生物传感器一直作为“'纳米猝灭剂”。DNA序列中的单碱基突变的识别，换句话说，单碱基错配与它的互补脱氧核糖核酸是单核苷酸多态性基因分型的基础。例如，氧化石墨烯（GO）已被用于开发一种具有高灵敏的荧光法用于DNA的检测与优良的SNP识别[22]。值得注意的是，这些方法一般采用短的染料标记的DNA探针(∼20-mer)，在完全互补DNA的SNP序列之间具有低的荧光比值。 理想上的，对于短的探针序列，无论是未杂交探针的荧光在靶DNA的缺失的情况下，还是在单碱基错配的靶DNA存在条件下都可以通过氧化石墨烯进行有效地淬灭，尽管杂交双链D

7、NA（dsDNA）与互补的靶DNA导致的荧光产生。 然而，在DNA检测的实际应用中，靶序列通常是更长的。 同时长的单链DNA（ssDNA）的GO淬灭效率低于短的ssDNA。GO淬灭效率[23]。因此，在本研究中，我们使用一个长度适中的序列（40个）作为DNA探针检测单核苷酸多态性，而其互补的目标是大肠杆菌O157：H7eaeA基因的部分序列。 靶DNA的长度对荧光传感的影响进行了研究。 为了发展更灵敏，简单，高选择性，和具有成本效益的生物传感器，结合一种以前开发的微流体通道装置，