DNA金属荧光纳米材料的合成及生物传感研究

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1、StudiesonformationandbiosensingofmetallicfluorescentnanomaterialstemplatedbyDNAThisThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityfortheRequirementsFortheDegreeofMasterofScienceGuiYingLiuProf．Dr．YongShaoZhejiangKeyLaboratoryfo厂ChemistryonSolidSurfaces,InstituteofPhysicalChemistry,ZhejiangNormalUniversit

2、yApril2013DNA-金属荧光纳米材料的合成及生物传感研究摘要由Au、Ag或Cu等金属的几个至几十个原子组成的新型荧光纳米材料因其优异的光谱和光物理性质而受到科学家们广泛的关注。通常我们把粒子尺寸小于2IlIIl的金属纳米材料(主要是Au和Ag)叫做金属纳米簇(metallicnanoclusters，MNCs)或纳米点(nanodots，NDs)，而Cu金属形成的纳米材料的尺寸较大而又被称为铜纳米粒子。目前利用DNA为模板合成荧光银纳米簇的工作引起了特别的重视，并且通过改变DNA序列可产生可见和近红外区间荧光发射带的不同银纳米簇。但是，利用DNA为模板合成荧光金纳米簇和铜纳米粒子的

3、文献报道还是相对较少。本论文首次用化学湿法以单链DNA为模板合成了发强荧光的金纳米簇；用发夹式DNA合成了荧光金纳米簇并进一步探究了它对圈环部分DNA碱基或序列选择性作用；使用具有多个相同碱基组成的单链DNA-均聚物合成了发荧光的铜纳米粒子；以及研究了其对碱基T的特异结合【l】从而实现能够调制形成T-T碱基对的汞离子的检测。主要研究内容如下：1．主要以含有23个碱基的单链DNAs(23。Ys)为模板，采用一种温和的还原剂二甲胺硼烷(DMAB)合成了荧光性金纳米簇，这也是一种全新、简便、有效的合成荧光金纳米簇的方法。通过荧光光谱、紫外可见吸收光谱和透射电镜等表征方法研究了荧光金纳米簇的性质。

4、实验结果表明：本文首次在水溶液中以生物分子DNA为模板合成了荧光性金纳米簇，讨论了溶液pH对金纳米簇的形成的重要影响。此外，金纳米簇的荧光发射对DNA序列的选择依赖性顺序为C>A>T>G，这为其在SNPs检测中的应用提供一定的线索。与之前的合成金纳米簇的方法相比，此方法的优越性在于选择生物兼容性极好的DNA模板，合成的金纳米簇将有望在生物传感研究中有广泛的应用前景。2．采用带有双链结构的枝干部分和单链结构的圈环部分的发夹式DNA为模板，以DMAB为还原剂合成金纳米簇，通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱、DNA熔点测定等摘要表征分析方法研究了以DNA为模板合成的荧光金纳米簇的形成中DNA序列的影

5、响，同时对其机理进行了探讨。实验结果表明：在以发夹式DNA为模板合成金纳米簇的形成过程中，发夹式DNA的圈环部分的序列起着重要作用。其中，由胞嘧啶和鸟嘌呤碱基组成圈环部分的发夹式DNA合成的金纳米簇荧光较强，而鸟嘌呤和胸腺嘧啶碱基组成圈环部分的发夹式DNA合成的金纳米簇荧光较弱。和发夹式DNA相比，和其具有相同碱基组成的全匹配DNA合成的金纳米簇就没那么有效了。此外，发夹式DNA圈环部分的序列长度也可以对纳米簇的荧光产生调制作用。3．以一些均聚物一具有多个相同碱基组成的DNA为模板，用抗坏血酸钠还原剂合成了荧光性铜纳米粒子。通过改变这些均聚物中的碱基序列，利用紫外可见吸收光谱、荧光稳态、D

6、NA熔点测定等表征手段研究了DNA碱基对荧光铜纳米粒子增长及荧光性质的影响，并简单介绍了其在汞离子检测中的应用。实验结果表明：我们第一次利用单链DNA结构的均聚物为模板合成了荧光性的铜纳米粒子。通过对比，我们证明了荧光铜纳米粒子的增长对对单链DNA模板中的胸腺嘧啶碱基具有强烈的选择依赖性。本论文中以H92+能够特定调制形成T-T碱基对这个事实对胸腺嘧啶碱基在铜纳米粒子形成的优先选择性作用做了个很好的证明，从而可以实现对H矿进行更高选择性和高灵敏度的检测。关键词：DNA模板；荧光金纳米簇；均聚物；荧光铜纳米粒子；H92+检测IISTUDIESONFORMATIONANDBIOSENSINGO

7、FMETALLICFLUORESCENTNANOMATERIALSTEMPLATEDBYDNAABSTRACTDuetoitsexcellentspectralandphotophysicalproperties，anovelfluorescentnanomaterialcomposedbyseveraltoseveraltensofatomsofametalsuchasAu，AgorCuhasreceivedwides