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97609字博士毕业论文基于功能纳米材料的传感器设计及其医学价值

论文类型:博士毕业论文
论文字数:97609字
论点:探针,诊断,纳米
论文概述:

本文是医学博士论文,基于 Au-Ag SERS 探针的制备用于病毒 DNA 的高灵敏度和多元检测制备了Au-Ag SERS 探针,用于病毒 DNA的高灵敏度检测和多元 DNA 分析。

论文正文:

第一章引言

诊断是有效治疗所有疾病的基本程序,因此非常有必要关注诊断工具。尽管提高治疗或预防能力是战胜疾病的一个非常重要的因素,但如果没有准确及时的诊断,生命可能会受到威胁。免疫诊断广泛用于常规临床诊断。在酶联免疫吸附试验中,生理样品中的蛋白质检测仍然是金标准。酶联免疫吸附试验的原理已得到扩展和调整,以提高其性能。然而,这种技术具有固有的局限性,例如需要许多洗涤步骤,这严重限制了速度。目前,大量的科学研究工作集中在定量侧流装置的开发上,如用于妊娠试验和现场快速试验的装置,与酶联免疫吸附试验相比,这些装置确实缩短了时间。然而,一般来说,这种设备可以与酶联免疫吸附试验进行比较,并且在检测限方面不具有竞争力。聚合酶链式反应(聚合酶链反应)是一种非常优秀的核酸检测方法,但是这个过程很复杂,需要例如扩增步骤,这通常不适合于快速诊断。
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第2章基于脱氧核糖核酸纳米结构的分子逻辑门用于核糖核酸分子诊断

2.1简介
脱氧核糖核酸折纸术(DNA Origami)是根据碱基互补配对原理,由200多条脱氧核糖核酸短链和病毒脱氧核糖核酸杂交而成的纳米结构[12]。脱氧核糖核酸折纸术的表面是可定位的,可用于修饰各种分子和配体,如核酸、抗体[、激素、生物标记[等。它还可以用于高效和可定位的药物运输和释放[14,16]。脱氧核糖核酸折纸的潜在应用价值已经引起了各个领域的兴趣,包括纳米光学[17]和生物医学研究。在这里,我们试图设计一个关于基因折纸的逻辑门,并分析两种疾病标记来综合诊断疾病状态。先前的临床研究表明,一种疾病通常与多种基因标记物相关,它们的逻辑状态关系通常显示不同的疾病状态,[18]。特别是,各种疾病的微小核糖核酸表达模式也表明,与正常细胞相比,疾病细胞的微小核糖核酸表达模式具有不同的状态,不同的状态代表不同的疾病状态[19-21]。我们选择了两种心力衰竭的生物标记物——微RNA-21(miR-21)[22]和微RNA-195(miR-195)[23]作为逻辑门的输入信号。我们设计的逻辑门由计算模块和输出模块两部分组成。计算模块可以接收输入信号并分析输入信号,而输出模块可以根据不同的计算结果显示不同的符号。这两个模块由导电的脱氧核糖核酸介导,脱氧核糖核酸可以将信号从计算模块传输到输出模块。脱氧核糖核酸折纸的输出可以通过原子显微镜观察到。

2.2实验部分
根据罗瑟穆德方法合成矩形脱氧核糖核酸折纸纳米结构。具体方法是将M13mp18基因与200多条基因短链以1∶5的比例混合(5纳米M13mp18基因,25纳米短链基因溶于1×TAE,Mg2+(Tris,40毫米;乙酸,20毫米;乙二胺四乙酸,2mM醋酸镁,12.5毫米;PH8.0)。退火前,向溶液中加入嵌段脱氧核糖核酸(最终浓度:200纳米)。然后,混合物在聚合酶链反应仪器中从95℃缓慢降至19℃(每分钟0.1℃)。退火后,是门或与门的脱氧核糖核酸(500纳米)与在35℃稳定的门杂交30分钟。最后,混合物用100K超滤管超滤(3000克,10分钟,4次),每次用1×TAE/Mg2+洗涤。每次回收约40微升2.5纳米的脱氧核糖核酸折纸。

第三章基于金银双金属纳米结构的SERS探针用于DNA多重检测...................73
3.1前言..............................73
3.2实验部分................74[/溴/]第四章石墨烯纳米探针在光学生物传感器平台上的应用............................87
4.1前言................87
4.2实验部分……88
第五章总结与展望................................101

第四章石墨烯纳米探针在光学生物传感器平台上的应用

4.1前言
癌症早期诊断对于癌症治疗非常重要,对全世界的科学家来说仍然充满挑战[17]。生物蛋白标志物的准确诊断对于癌症的早期诊断至关重要且困难,因为早期癌症患者的血液中只需要非常少量的蛋白标志物[18-20]。通常,传统方法如酶联免疫吸附试验、放射免疫测定和荧光免疫测定被用于检测这些癌症标志物。然而,这些技术不能满足更高的检测灵敏度,因为癌症的早期诊断变得越来越重要[21,22]。近年来,纳米放大技术取得了很大进展。然而,大多数这些技术面临许多问题,例如复杂的组装过程和生物功能化纳米材料的不稳定性[23-25]。例如,为了有效地将酶分子固定在纳米材料的表面上,首先需要复杂和复杂的过程来修饰基质表面[26,27]。零维纳米材料如纳米金由于其有限的表面而不能有效地满足基于纳米材料的信号放大,特别是当酶或生物大分子如免疫球蛋白需要共同组装到纳米颗粒上时,[28-31]。

4.2实验部分
将200μL GO(0.5毫克/毫升)和不同浓度的辣根过氧化物酶混合在PB缓冲液(50毫米,pH 7.0)中,混合物在Eppendorf中于室温下以300转/分钟振荡4小时。孵育后,混合物以10,000转/分的速度离心,除去上清液,并加入新的缓冲液。通常,多余的辣根过氧化物酶可以在离心洗涤5次后被洗掉。上清液用μBCA法回收并定量。吸附在GO上的酶的数量可以通过测量与GO混合前后的吸光度来计算。为了制备基于GO的探针(抗IgG-GO-HRP),将200μL GO(0.5毫克/毫升)与HRP和不同浓度的抗IgG在0.1M PBS中混合,混合物在室温下在Eppendorf上以300转/分钟振荡10小时。然后,加入50 μ l的50μL 5%牛血清白蛋白溶液,封闭1小时。孵育后,混合物以10,000转/分的速度离心以除去上清液。将最终沉淀物重新悬浮在500μL 0.1M PBS中,并在4℃下放置以备后用。
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第五章总结和展望

本文将功能化纳米材料与纳米技术相结合,制备了SERS探针、石墨烯和纳米折纸生物传感器,实现了对各种生物分子的高灵敏度检测和多元分析。主要内容如下:
1。基于基因折纸技术的逻辑门设计及其在核糖核酸诊断中的应用是基于基因折纸技术,设计了用于分析微小核糖核酸的逻辑门。逻辑门有三个部分:输入模块、计算模块和输出模块。输入模块以microRNA为输入信号,计算模块分析输入信号并将结果传输给输出模块,输出模块显示计算结果。用原子力显微镜目视观察逻辑门计算和微核糖核酸诊断的结果。
2。金银SERS探针的制备用于高灵敏度和多变量检测病毒核酸金银SERS探针用于高灵敏度和多变量分析病毒核酸。另外,探针可以分别使用荧光分子和巯基小分子作为拉曼分子,增加了多元检测和成像的应用前景。[/比尔/] 3。氧化石墨烯纳米探针的制备及其在癌症标志物甲胎蛋白检测中的应用。
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参考文献(省略)