DNA纳米自组装结构的构建及其在信号放大生物传感与成像分析中的应用

发布时间：2023-10-02 06:03

　　DNA具有序列可设计、合成简单、易于改性、生物相容性好等诸多优点,已用于构建多种DNA纳米结构,广泛应用于生物传感、生物成像、生物医药等领域。本文基于DNA自组装技术构建了一系列新型DNA结构,与荧光、电化学、比色、光热等分析方法相结合,实现对miRNA、pH、外泌体等的灵敏、特异检测与成像分析。本论文主要开展了以下三方面工作:一、靶引发动态发夹自组装用于活细胞内miRNA信号放大原位成像分析提出了一种基于靶分子引发的动态发夹自组装策略,用于构建DNA纳米结构,实现了miRNA-21和乳腺癌易感基因1号(BRCA1)的信号放大检测以及活细胞中miRNA的原位成像分析。与传统的催化发夹组装技术相比,本工作通过在发夹DNA环部设计“spacer”结构,有效防止目标miRNA在组装过程中被取代,进而自组装得到DNA纳米刷结构。即,在未引入目标miRNA的情况下,发夹DNA可以在溶液中以亚稳态共存;当加入目标miRNA后,引发toehold介导的链置换反应,在等温条件下自组装得到DNA纳米刷结构,从而实现对miRNA的检测,检出限达1.88nM。该方法具有良好的特异性,可以区分单碱基错配的目标...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 DNA自组装
        1.1.1 结构DNA自组装
        1.1.2 动态DNA自组装
    1.2 生物传感器
        1.2.1 电化学DNA生物传感器
        1.2.2 化学发光DNA生物传感器
        1.2.3 电化学发光DNA生物传感器
        1.2.4 荧光DNA生物传感器
        1.2.5 比色法DNA生物传感器
    1.3 生物成像
        1.3.1 荧光成像
        1.3.2 光声成像
    1.4 信号放大策略
        1.4.1 基于DNA自组装的信号放大策略
        1.4.2 基于工具酶的信号放大策略
        1.4.3 基于纳米材料的信号放大策略
        1.4.4 多重信号放大策略
    1.5 课题意义及主要研究内容
第二章 靶引发动态发夹自组装用于活细胞内miRNA信号放大原位成像分析
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要仪器与试剂
        2.2.2 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)
        2.2.3 原子力显微镜(AFM)成像
        2.2.4 荧光实时监测
        2.2.5 细胞培养和转染
        2.2.6 共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)成像
        2.2.7 流式细胞分析
        2.2.8 细胞毒性评估
        2.2.9 细胞内miR-21的定量检测
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 实验原理
        2.3.2 电泳及原子力显微镜表征
        2.3.3 荧光动力学监测
        2.3.4 特异性检测
        2.3.5 对照试验
        2.3.6 原位成像条件优化及细胞活性分析
        2.3.7 细胞内miR-21成像的灵敏性和特异性分析
        2.3.8 不同活细胞中miR-21表达水平的测定
        2.3.10 DHA的双向增长机制
    2.4 小结
第三章 基于滚环扩增制备pH敏感型DNA组装体用于构建电化学双信号生物传感
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要仪器与试剂
        3.2.2 GQDs的合成和表征
        3.2.3 Template-primer/磁性微粒复合物的制备
        3.2.4 DNA组装体的制备和DOX的负载
        3.2.5 pH响应药物释放
        3.2.6 电化学pH传感器的构建
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 实验原理
        3.3.2 GQDs表征
        3.3.3 电泳表征
        3.3.4 AFM表征
        3.3.5 圆二色谱表征
        3.3.6 SEM表征
        3.3.7 电化学表征电极修饰过程
        3.3.8 实验条件优化
        3.3.9 电化学检测pH
        3.3.10 实际样品分析
    3.4 小结
第四章 基于滚环扩增自组装DNA花型结构封装纳米酶用于构建外泌体双模式生物传感器
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要仪器与试剂
        4.2.2 GQDzyme和GQDzyme/TMB复合物的制备
        4.2.3 GQDzyme的催化活性分析
        4.2.4 环状模板的制备
        4.2.5 封装GQDzyme/TMB DNA花的合成
        4.2.6 聚丙烯酰胺凝胶电泳表征
        4.2.7 电子显微镜表征
        4.2.8 比色/光热双模式外泌体适体传感器的构建
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 实验原理
        4.3.2 GQDzyme表征
        4.3.3 电泳表征
        4.3.4 电子显微镜表征
        4.3.5 EpCAM apt的固定量
        4.3.6 比色/光热双模式适体传感器检测外泌体
    4.4 小结
第五章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3850242