用 DNA 内在分子电荷探测 DNA

用 DNA 内在分子电荷探测 DNA

一、用DNA内在分子电荷来探测DNA(论文文献综述)

黄秋灵[1](2021)在《框架核酸荧光纳米探针的设计及应用》文中指出对生命系统中的复杂事件进行研究,需要对复杂样品中多个靶标进行同时检测分析。然而,可见光范围内可识别的荧光团数量有限,导致多路复用的能力受到限制。DNA作为自然界中遗传性息的分子载体,可以通过遗传密码编码生命系统中重要的生物大分子。近年来,DNA纳米技术的发展使我们可以借助DNA构建各种不同的功能纳米结构,这些功能纳米结构可以广泛地应用于生命科学、生物计算和生物成像等领域。本工作将DNA纳米技术和荧光技术相结合,对荧光分子的发光行为和荧光各向异性进行研究,实现了框架核酸荧光纳米探针的构建及应用。具体内容如下:1.利用嵌入式染料K21分子的荧光excimer检测DNA瞬时构象变化。DNA构象变化在调控基因表达和介导药物-DNA相互作用方面具有重要意义。然而,由于DNA构象变化的动态性质,直接探测DNA构象瞬时变化具有挑战性。在此,我们提出一种无标记的实时荧光检测方法,用于检测不同长度和不同结构的DNA瞬时构象变化。通过研究K21与DNA相互作用之后的发光行为,我们发现K21分子可以在DNA表面聚集,形成瞬态的excimer聚集体,并且K21分子单体和excimer聚集体的荧光发射比率与DNA结构瞬时构象的稳定性相关。此方法可以有效地区分多种高度相似但结构不同的DNA纳米结构(i-motif,G四联体,不同数量和不同位置碱基错配的双链DNA)。同时,我们利用此方法识别不同拓扑构象的同一质粒,结果显示,我们可以有效地分区相同序列、不同拓扑构象的质粒DNA。该方法提供了一种无标记的荧光策略来检测DNA结构的瞬时构象变化,在揭示活细胞中基因组的瞬态过程方面具有潜力。2.研究DNA四面体对嵌入式染料荧光各向异性的影响。嵌入式染料的荧光各向异性在核酸分析、荧光探针构建和生物传感等领域具有重要的应用意义,而目前基于框架核酸的嵌入式染料荧光各向异性的研究很少。在此,我们通过DNA序列设计精确调控DNA四面体(TDN)框架核酸的尺寸,结合嵌入式染料SYBR Green I,DAPI和Di YO-1,构建了一系列TDN荧光各向异性探针,研究了TDN尺寸对探针荧光各向异性的影响。实验结果表明,对于单嵌入式SYBR Green I和DAPI,随着TDN尺寸增加,探针的荧光各向异性增加。对于双嵌入式Di YO-1,探针的荧光各向异性随着四面体棱长的增加先降低后增加。该研究表明通过精确调控TDN尺寸可以实现对荧光染料各向异性的调控,以框架核酸为载体的荧光各向异性探针有望成为一种新型的优异探针3.基于框架核酸编码荧光各向异性条形码的构建。荧光各项异性(Fluorescence anisotropy,FA)因可以有效地区分具有重叠发射光谱特征的荧光分子,在生物分子的多靶标分析和成像方面具有巨大的潜力。然而,它对环境变化的敏感性阻碍了它在多路复用中的广泛应用。在此,受荧光蛋白启发,我们设计了类似于荧光蛋白微环境的荧光各向异性DNA框架(Fluorescence anisotropy framework,FAF)来调控荧光分子。我们发现,由于FAF的隔离效应,荧光分子的FA的稳定性显着提高。将荧光分子放置在FAF的不同位置,可以对其FA进行精细调控,这类似于荧光团与蛋白质结合后的光谱偏移。FAF的高度可编程性允许我们设计一系列光谱编码的FA条形码,并将其用于核酸的多路检测和活细胞的多路标记。FAF系统为多路复用FA探针的设计提供了一种新方法。

孙伯禄[2](2020)在《基于电化学传感技术的几种抑郁症标志物及中药组分分析研究》文中研究指明电化学传感技术受到了药学及医学工作者的广泛关注,其在癌症标志物如甲胎蛋白、癌胚抗原等方面的研究成为近年来的研究热点。然而,该技术在抑郁症标志物及中药分析领域却鲜有研究报道。本论文聚焦于电化学传感技术在抑郁症标志物及中药组分分析领域的研究,以裸玻碳电极为基础电极,以功能改性石墨烯基碳材料后获得聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化的石墨烯(PDDA-G)、金纳米粒子/Fe3O4磁功能化还原氧化石墨烯(AuNPs/MrGO)、聚苯胺功能化石墨烯量子点(PAGD)、多孔石墨烯(PG)、类沸石咪唑酯金属有机骨架材料功能化氮掺杂石墨烯(ZIF-8@N-Gr)为电极基础修饰材料,借助功能改性材料所具有的高生物相容性、高导电性以及大比表面积等性能,进一步通过条件优化以构建的传感器实现目标分析物的快速、灵敏、专属性检测。本论文首先基于抗原抗体特异性识别作用构建了用于三种抑郁症标志物——皮质醇(Cor)、热休克蛋白70(HSP70)、载脂蛋白A4(Apo-A4)灵敏检测的电化学免疫传感器;其次构建了中药党参中党参炔苷(Lob)、黄芪红芪中毛蕊异黄酮(CYS)灵敏测定的电化学传感器,并进一步采用电化学传感器技术评价了四种中药活性单体:儿茶素(Catechin)、山奈酚(Kaempferol)、芹菜素(Apigenin)、柚皮素(Naringenin)以及当归水提取物和它所含单体成分的抗氧化活性。该研究的开展,一方面为临床抑郁症的早期预警、筛查和客观诊断提供了有效的评价手段和参考依据,另一方面为复杂体系中中药活性组分的直接、快速检测及活性评价提供了高选择、高灵敏、便捷高效的方法。具体研究包括两大部分(研究思路见图1):图1基于电化学传感技术的几种抑郁症标志物及中药组分分析研究思路图第一部分:基于电化学免疫传感技术的三种抑郁症标志物分析研究抑郁症具有发病率、复发率和自杀率高的特点,目前诊断主要依靠量表评分,迫切需要更精准的诊断方法。皮质醇(Cor)是应激刺激诱发抑郁症密切相关的生物标志物;热休克蛋白70(HSP70)作为应激刺激时由血管内皮细胞释放至血液的一种生物标志物,它与长期应激所致的抑郁症关系密切;载脂蛋白A-Ⅳ(Apo-A4)是应激刺激诱发抑郁症的动物模型血和尿样品中发现的与抑郁症匹配率较高的一种生物标志物,它们均痕量存在于血、尿、唾液等生物样本中,依靠目前传统的ELISA、免疫印迹等方法,难以满足它们灵敏、快速的检测。为了实现这三种抑郁症标志物更为灵敏、便捷、准确的测定,本研究构建了四种传感器:1)基于AuNPs/MrGO的皮质醇电化学免疫传感器;2)基于PAGD的高稳定人休克蛋白70电化学免疫传感器;3)基于PG的高灵敏人休克蛋白70电化学免疫传感器;4)基于类沸石咪唑酯金属有机骨架材料功能化氮掺杂石墨烯(ZIF-8@N-Gr)的全血样品中人物载脂蛋白A-Ⅳ(Apo-A4)高选择性分析的电化学免疫传感器。高性能材料的应用既有效增加了电极表面靶标分子的固载量,又为电极转导信号的双重放大提供了条件,为三种标志物高灵敏、高选择性的便捷分析提供了保障。具体研究内容如下:1.基于金纳米粒子/Fe3O4磁功能化还原氧化石墨烯的皮质醇电化学免疫传感器研究利用制备的AuNPs/MrGO复合材料修饰玻碳电极(GCE)构建了用于Cor检测的竞争型电化学免疫传感器。玻碳电极经AuNPs/MrGO复合材料修饰后,一方面因氧化石墨烯的磁功能化,表现出更大的比表面积,另一方面因金纳米粒子的修饰呈现出更加良好的生物相容性,使得Cor在电极表面的负载量显着增加,加之AuNPs/MrGO的高导电性,因此构建的免疫传感器的电化学响应得到了极大的增强,从而实现了人血浆样品中Cor的灵敏检测。在优化的条件下,该传感器对Cor检测的线性范围为0.1-1000 ng/mL,检出限(S/N=3)为0.05 ng/mL。该传感器也表现出良好的精密度、较好的稳定性,为抑郁症标志物—Cor的灵敏快速分析提供了一种新颖便捷的分析手段。2.构建基于聚苯胺功能化石墨烯量子点的电化学免疫传感器用于热休克蛋白70的检测由于制备的PAGD具有丰富的极性基团,能够为生物大分子的共价键合提供活性位点,可牢固地将HSP70固载到电极表面,且能最大限度地释放HSP70的结合位点,提高传感器的稳定性。基于此,本研究利用超声裂解和诱导聚合制备的性能优越的PAGD用于人热休克蛋白70(HSP70)灵敏分析的竞争型电化学免疫传感器的构建。PAGD较大的比表面积、优良的导电性及生物相容性使得构建的呈现出较佳的分析性能。在优化的实验条件下,该免疫传感器在0.0976-100ng/mL的范围内对HSP70呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.05 ng/mL。将其用于人血浆样品中痕量HSP70分析时表现出较好的选择性、良好的精密度和稳定性。3.一种新型多孔石墨烯基电化学免疫传感器用于抑郁症标志物——热休克蛋白70的早期筛查为了进一步提高HSP70免疫传感器的分析性能、简化传感器的制备步骤,本研究以导电性能优越且具有较大比表面积的PG为电极修饰材料,借助PG良好的生物相容性和空穴结构所具有的强吸附作用将HSP70固定在电极表面,构建了 HSP70分析的电化学免疫传感器。高导电性的PG显着增加了电极表面电子的传输效率,提高了传感器的灵敏度,实现了人血浆样品中痕量HSP70的检测。在优化的条件下,该传感器对HSP70在0.0448-100 ng/mL的范围内呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.02 ng/mL。与同等实验条件下的酶联免疫吸附实验(ELISA)及基于PAGD的HSP70免疫传感器相比,该方法表现出更优越的性能,为临床抑郁症标志物—HSP70的检测开拓了一种便捷高效的检测技术。4.用于抑郁症标志物—人载脂蛋白A4(Apo-A4)高灵敏分析的新技术研究利用高性能材料开发直接、快速、超灵敏检测全尿或全血样品中疾病标志物的电化学传感器成为当前传感器研究邻域的一大新挑战。石墨烯经氮掺杂获得的氮掺杂石墨烯(N-Gr)具有更优的导电性和催化活性,而类沸石咪唑酯金属有机骨架材料(ZIF-8)则具有较大的比表面积。基于此,本研究将N-Gr和ZIF-8进行复合得到比表面积大,导电性和结构优化的ZIF-8@N-Gr复合材料,并作为电极修饰材料构建了抑郁症标志物—Apo-A4检测的电化学免疫传感器。ZIF-8@N-Gr的应用,既增加了 Apo-A4的负载位点,又提高了传感器的灵敏度,而Apo-A4单克隆抗体的选用则保证了免疫传感器的高选择性。将构建的传感器用于100%全血样品中Apo-A4的检测时,在1.47× 10-10 g/mL-3.00× 10-7 g/mL的范围内呈现出良好的线性关系,最低检测限为8.33×10-11 g/mL。该研究为临床100%全血样品中痕量Apo-A4的高选择、高灵敏检测提供了一种极具应用潜力的分析技术。总体来说,构建的这四种电化学免疫传感器能够实现三种抑郁症标志物的快速、灵敏分析。然而抑郁症作为一种多因素导致的、难以早期预警和诊断的慢性疾病,往往需要多生物指标结合临床症状和检查来实现其确诊。因此,期望构建多指标同时检测的电化学免疫传感器用于抑郁症的早期预警、筛查和客观诊断。第二部分:基于电化学传感器的几种中药组分分析、评价研究目前,用于中药活性组分分析的方法多依赖于色谱和质谱技术,然而它们分析速度慢、通量低、多需要复杂的样品前处理等特点,限制了其在在线、实时检测方面的应用。电化学传感技术因其分析速度快、灵敏度高、选择性强、适于复杂样品中痕量活性组分的直接、实时检测等,在中药活性组分分析、评价领域具有较好的应用前景。基于此,本研究分别利用制备的Fe3O4磁功能化还原氧化石墨烯(MrGO)、多孔石墨烯(PG)及聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化的石墨烯(PDDA-G)构建了中药党参、黄芪、红芪中指标性成分分析,及四种结构相似黄酮类化合物、当归水提物抗氧化活性评价的电化学传感器。1.基于Fe3O4磁功能化还原氧化石墨烯的电化学传感器对党参炔苷的直接电化学分析由于党参炔苷在弱酸性条件下,其炔基易受电化学催化发生迈耶-舒斯特重排反应,进而发生电子转移产生电信号。基于此,本研究将制备的MrGO修饰在玻碳电极(GCE)表面,构建了党参炔苷检测的电化学传感器,与GCE相比,MrGO的应用明显增强了党参炔苷在电极表面的电化学响应。在优化的条件下,党参炔苷的氧化峰电流与其浓度在1.0×10-7-1.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为4.3×10-8 mol/L。构建的电化学传感器用于党参炔苷检测时表现出良好的重现性、长期稳定性和高选择性。将该方法用于党参药材提取物中党参炔苷测定时,其回收率保持在95.38%-104.66%的范围内。2.用于毛蕊异黄酮痕量分析的电化学传感器研究毛蕊异黄酮(CYS)3’位羟基受自身结构影响具有较高的活性,在电化学作用下易发生氧化还原反应。而直接修饰有多孔石墨烯的玻碳电极(PG@GCE)则对CYS具有较好的电化学催化作用,使得CYS在PG@GCE表面具有较高的电化学响应。因此,本研究优选制备的结构优化的PG,构建了复杂体系中CYS痕量分析的电化学传感器。在优化的实验条件下,采用灵敏度较高的差分脉冲伏安法(DPV)对CYS分析显示,在浓度1.76×10-7 mol/L~4.4×10-5 mol/L范围内具有良好的线性关系,最低检出限为5.78×10-8 mol/L(S/N=3)。将该传感器用于中药黄芪、红芪的提取物及血浆样品中CYS分析时呈现良好的分析性能,为中药黄芪和红芪中指标性成分的快速分析及生物样品中CYS的痕量分析提供了一种新颖的分析手段。3.基于功能化石墨烯的电化学传感器评价黄酮类化合物抑制蛋白质的损伤如何快速的实现中药组分的活性评价是近年来众多研究者所关注的热点,而利用生物分子受到作用体系中某些变化因素的刺激后,生物分子的活性或结构发生变化,进而导致电化学检测信号发生变化,由此可间接地实现一些小分子化合物的活性评价。基于此,本研究将牛血清白蛋白(BSA)固定在功能化石墨烯(PDDA-G)修饰的玻碳电极上,构建了用于蛋白质氧化损伤和黄酮类化合物抗氧化活性评价的电化学传感器。由于牛血清白蛋白(BSA)受羟自由基(·OH)损伤后就会发生变性,致使其在钴的多吡啶(Co(bpy)33+)探针溶液中检测时,电化学信号就会减小,而黄酮类化合物则能有效抑制·OH对蛋白质的损伤。因此,构建的传感器可用于·OH对BSA的诱导损伤,及四种黄酮类化合物抑制·OH对BSA损伤的抗氧化活性评价的研究,结果四种结构相似的黄酮类化合物的活性大小依次为:儿茶素>山奈酚>芹菜素>柚皮素,该结果与文献报道的结果一致。该研究为结构相似化合物的抗氧化活性评价提供了一种快捷、灵敏的手段。4.基于DNA/NA-PDDA-G电化学传感器评价阿魏酸及当归水提物抗氧化活性为了拓宽活性评价电化学传感器的应用范围,在原有基础上,对其进行了进一步的改进,并将其用于中药水提取物及单一组分抗氧化活性的比较。本研究将DNA固定在Nafion-聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化的石墨烯修饰的玻碳电极上,构建了用于DNA氧化损伤监测,及当归水提物和其单一组分阿魏酸抗氧化活性评价的电化学传感器。由于DNA受羟自由基(·OH)损伤后就会造成DNA链的损伤、断裂等,致使其在六氨合钌(Ru(NH3)63+)探针溶液中检测时,电化学信号就会增强,而当归水提物和阿魏酸则能有效抑制·OH对DNA的损伤。实验结果表明,当归水提物的抗氧化活性强于阿魏酸单体,这是由于当归水提物中的其他成分对阿魏酸的抗氧化活性起到了协同作用。本方法具有简单、成本低、灵敏度高、重现性好等优点,不仅可以用于DNA损伤的监测,而且可以用于抗氧化剂活性大小的评价,也为中药复杂提取物中的其他组分是否影响单一组分的抗氧化活性的评价提供了一种便捷、高效的方法。可见,针对活性组分的特点,选用适宜的电极修饰材料构建电化学传感器可以实现中药组分的定量分析和活性评价。是否可以通过优化传感器的制备和分析策略,以及应用近年来不断涌现出的性能更加优异的材料用于更为复杂的体系中中药组分直接、快速定量分析和活性评价的电化学传感器的开发成为本研究后期所重点关注的焦点。

田媛媛[3](2018)在《贵金属纳米材料在光学生物传感器中的应用》文中研究指明在过去的几十年里,因为贵金属纳米材料的自由电子在光的照射下产生了强烈的振荡,使纳米材料具有多种光学和表面化学特性,从而引起了人们的广泛关注。纳米生物技术将金属纳米颗粒与生物体系结合在一起,对生物学和生物医学产生了深远的影响。纳米生物工具也因功能化的贵金属纳米结构的加入而大大增强。因为这些功能化的纳米颗粒的多样性、可调节性,它们已经被证明可以广泛用于一系列生物应用中,包括生物物理研究、生物传感、成像、医学诊断和癌症治疗。论文的研究内容包括以下四个部分:1、单颗粒等离子纳米生物传感器的构建及其实时监测G-四联体的研究制备了单个金银核壳立方体(Au@Ag NC)纳米颗粒,开发了一种简单的、超灵敏的、无标记的等离子体纳米适配体传感器。它可以实时监测G-四联体形成的过程,以及对钾离子(K+)的无标记分析。该研究表明基于表面等离子体共振(LSPR)技术,利用该纳米传感器对适体和钾离子之间的相互作用进行了研究。此外,它还证明了LSPR是一种有效的方法可以得到G-四联体结构的解离常数(Kd)和自由能(ΔG)。结果表明,在G-四联体的折叠形成过程中存在有两种结合状态,这对于研究G-四联体结构的热稳定性是很重要的。因此,等离子体纳米技术也可以应用于其他类型适体折叠过程的研究,并有望广泛应用于监测动力学领域的结构变化。2、不同位点的等离子异质二聚组装体的制备及其表面增强拉曼的研究在本章中,通过生物素-链亲和素的相互作用,分别在溶液态和单颗粒水平上利用单个的金银核壳立方体(Au@Ag NCs)和金球(GNS)组装,形成了一种异质二聚等离子体。由于特定的纳米结构形态,单个异质二聚体可以被命名为顶点、邻近和中间三种结合位点的纳米结构,这些纳米结构的表面等离子效应具有显着的差异。证明了异质二聚体的光学信号对热点区域的大小,以及纳米结构有很强的依赖性。此外,三种类型的结合位点的增强因子值分布在一个较窄范围内,也可以通过控制组装的纳米颗粒的大小来调整增强因子的数量级。值得注意的是,在异质二聚体中,顶点结合位点在避雷针效应和粒子间等离子体耦合效应的协同作用下,表现出显着的表面增强拉曼的信号。这一方案可以为设计表面增强拉曼活性纳米结构提供一个新的方向,也可以在等离子体器件、电子器件和生物检测中开发可控的应用平台。3、4H金纳米材料生物传感器的构建及其荧光猝灭性能的研究在本章中,基于能量共振转移利用4H金纳米带(4H Au NRB)和4H/fcc金纳米棒(4H/fcc Au NR)材料作为高效的猝灭基底,创建了可以检测HBV DNA、miRNA-31和K+的多重荧光生物传感。值得注意的是,与4H/fcc Au NR的荧光传感器相比,基于4H Au NRB的荧光传感器的灵敏度更高。证明了在4H Au NRB的表面的DNA-染料的猝灭效率更高,而且4H Au NRB的能量转移速率要大于在4H/fcc Au NR和fcc金纳米棒(fcc Au NRs)中的能量转移速率。具有新型4H晶体相的金纳米材料在淬火过程中具有良好的性能,在电子器件和能量转换中具有潜在的应用前景。4、金纳米颗粒-二维有机框架复合纳米材料的制备及其在无标记传感中的应用在共价有机框架片纳米材料上生长金颗粒,合成了一种金纳米颗粒/共价有机框架片纳米材料(Au NPs/COF NSs)。这个复合材料可以作无标记传感平台,并利用发绿色荧光和红色荧光的银纳米簇(Ag NCs)实现了对HAV和HBV DNA分子的多重检测。体外实验结果证明Au NPs/COF NSs复合材料可以在荧光传感技术中用做有效的猝灭基底材料。此外,在细胞中基于Au NPs/COF NSs的传感平台来评估细胞内部K+的分布情况。相信基于Au NPs/COF NSs的传感平台可以作为一种新型的纳米材料,用于许多生物分子和相关的生物检测研究具有很大的潜力。

李洋[4](2019)在《利用表面增强拉曼光谱检测无标记DNA分子结构》文中指出DNA在人体内的主要存在方式有两种:一种是众所周知的DNA双螺旋结构,也就是B型DNA结构,它们存在于细胞核中,携带着第一部遗传密码,精准的碱基互补配对法则将遗传信息准确无误地传递给子代DNA,是人体内主要的遗传物质;另一种是位于细胞核外的端粒中,或一些核内表达基因的启动子区域,以及在细胞质中与某些蛋白结合在一起的DNA结构,这些DNA分子通常不以右手双螺旋结构存在,我们称其为非B型DNA,目前为止我们发现的非B型DNA种类多达十几种,本论文主要针对其中的四分子DNA i-motif,DNA G-四链体和发卡型结构进行表面增强拉曼光谱(SERS)分析。虽然早在1953年,沃森和克里克就发现了DNA的右手双螺旋结构,但检测核酸结构的研究课题一直都是人们关注的热点。在双链B型DNA的检测中我们常依赖于PCR扩增结合二代鸟枪法测序技术,以分析双链DNA所包含的碱基顺序和含量。而针对非B型DNA则有所不同,因其不同于B型DNA,没有来自于碱基顺序和含量的遗传信息,而是展现了依赖于其结构的重要生物功能。所以非B型DNA的检测主要是针对其拓扑折叠结构,X-射线晶体衍射(XRD)、核磁共振(NMR)技术就成为了主要的检测手段,但是DNA分子不同于其他有机小分子,其自然的拓扑折叠结构,受浓度、温度、和溶液环境以及盐离子等条件控制,所以这两种技术手段所需要的高纯度、高浓度样品及结晶过程,都使得检测方法耗时、耗力,并且极其昂贵。而一些其他简单测试方法,CD光谱、紫外等仅能提供简单的结构信息,不能作为主要手段去研究DNA分子结构的细节信息。SERS与上述方法相比,具有简单、灵敏、耗时短、痕量等诸多优点,而且继承自拉曼光谱的指纹图谱信息又能很好的对应核酸结构的细节信息,因此可以作为检测核酸的一种有效的手段,但是SERS应用到核酸检测领域存在着很多困难,本论文针对这些困难设计了新的方法,实现了对DNA分子空间结构的解析,包括以下四部分内容:a.我们建立了一种简单可靠的方法,通过SERS快速检测分析四分子DNA i-motif结构。我们尝试使用具有三个正电荷的铝离子来诱导银纳米颗粒的聚集,形成高质量的“热点”,从而产生高度可再现的SERS光谱。我们成功检测到DNA i-motif的结构特征,第一次实现了利用SERS光谱检测和分析DNA i-motif结构的形成。此外,基于SERS峰值相对强度量化DNA i-motif结构碱基对平面的数量,以期望评估结构的相对稳定性。该方法显着扩大了SERS应用的范围,使其不仅可用于单链DNA和单碱基的检测,还可以用于检测复杂的多分子DNA结构。b.利用我们开发的新方法能快速获得DNA G-四链体的结构信息。我们的方法具有极高的灵敏度和可重复性。实际上,我们首次发现了位于G-四分体平面上的dG和dA环呼吸振动峰的变化与其结构的相关性。此外,我们还获得了一系列清晰可见的G-四链体SERS谱带,找出了DNA G-四链体的特定的结构特征峰,如氢键、糖苷角和G-四分体层等。通过比较这些谱峰可详细分析DNA结构多态性。我们的实验结果表明:G-四链体(G-quadruplex)在铝离子为聚集剂引导产生的银纳米颗粒(Ag IANP)的表面上采用了适当的位置,从而增强了与G-quartet中的碱基和氢键相对应的那些SERS谱带的强度。因此,通过测量归属于Hoogsteen氢键的SERS谱带的相对强度,可以定量G-四链体中的层数和评估G-四链体的稳定性趋势。本研究为G-四链体的无标记表征提供了一种新方法,并为进一步研究不同DNA构象以及DNA分子与其配体之间的相互作用打下了良好的基础。c.在我们以铝离子为聚集剂,成功地建立了一种可靠、灵敏的SERS分析方法基础上,我们巧妙的设计了一条DNA序列,在特定碱基顺序下可以形成发卡型结构,从而实现了对DNA杂交事件的检测。而且通过对在959 cm-1处代表核苷酸脱氧核糖的SERS峰强度的归一化,揭示了碱基堆积的稳定性规律。这种归一化方法不仅被证明对发卡dsDNA中G-C含量的精确测定是有效的,而且利用该方法对双螺旋DNA的碱基错配的检测有较高的灵敏度和可靠性,可以清晰地观察到双螺旋DNA中碱基错配的情况,识别错配碱基的位置。d.在水溶液中引入二氯甲烷作为界面剂,对已有的SERS方法进行了改进,使其成为一种更新颖的检测长链双链DNA的方法。在新开发的方法中,由于金属纳米颗粒之间的空间增大,首次实现了对不同长度DNA链碱基含量的不加区分的定量测量。此外,针对BIGH3基因单碱基突变检测的实验,进一步证明了该方法在长的双链DNA中获取快速、准确信息的适用性。该方法在基因突变和临床研究中具有重要价值。

吴振杰[5](2019)在《基于编码纳米粒子显微成像的生物分子灵敏探测方法》文中研究表明在疾病的早期诊断、细菌和病毒检测、食品安全和环境检测等方面,能够实现对浓度很低的生物分子的定性识别和定量检出具有非常重要的意义。本论文提出了一种灵敏度高、可靠性强的生物分子检测方法,主要基于贵金属纳米粒子对靶生物分子的编码标记,通过暗场显微成像与图像处理方法,实现对编码粒子的成像计数从而实现生物靶分子的灵敏检出。贵金属纳米粒子由于局域表面等离子共振现象的存在,当用全波段的可见光照射时,粒子会对特定波长的光产生较强的散射效果,在暗场成像模式下该选择性会表现为颜色谱的差异,每个粒子会对应暗场图像中的一个带颜色的亮点。本论文首先通过两步液相还原法,制备球形和棒状金纳米粒子,其在暗场图像中分别对应绿色和红色亮点,为克服粒子在载玻片上吸附的不均匀对结果可靠性造成的不良影响,并提升探测速度,以浓度已知的球形粒子为标准溶液,通过内标法计数暗场图像中红点和绿点的比例,实现棒状粒子浓度的探测。基于此,在棒状粒子和磁珠的表面分别修饰一段DNA探针,当待测靶DNA分子存在时,通过DNA的杂交形成“报道棒状粒子-靶分子-磁珠”的三明治结构聚合体,完成报道粒子对靶分子的编码标记。之后通过DNA解链,释放已编码的报道粒子,基于内标计数的方法得出其浓度,进而实现靶DNA分子的检测,受背景噪声的影响,该方法可实现最低3f M的可靠检测,检测效率约为70%。棒状纳米粒子存在横向和纵向两种等离子振动模式,其由散射造成的起偏现象会有一定规律。本论文首先通过蒙特卡洛方法模拟棒状粒子散射光的偏振特性,提取其散射光的线偏振度参数,发现该参数主要受粒子与光入射方向夹角的影响,之后基于偏振改造后的暗场显微成像系统实验棒状粒子散射光线偏振度的测定,与模拟结果基本相符,统计大量粒子的线偏振度分布,基于此设定线偏振度阈值实现棒状粒子的识别及计数。在此基础上,以棒状粒子完成对靶DNA分子的编码标记,之后基于其线偏振度参数,实现已编码报道粒子数目的识别计数,进而获取靶DNA分子的浓度,该方法的检测下限为2.5f M。本论文的创新点:通过内标直接计数个数的方式完成粒子浓度的可靠获取,并通过巧妙结构设计实现靶分子浓度的直接转化;改造常规暗场显微镜,实现纳米粒子散射光线偏振度参数的获取;充分利用光学显微技术,将编码方法和数字化检测方法融合到同一检测系统中,具备灵敏度高、可靠性强、可拓展性好等一系列特征。

王文娟[6](2018)在《非天然核苷酸的组装及其DNA链的结构性能研究》文中提出核酸是生物体遗传变异的物质基础,是生命最基本的物质之一。核苷酸作为核酸的基本组成单位,几乎参与了细胞内的每一项重要的生物功能。它由核糖或脱氧核糖、磷酸和含氮碱基三部分组成,其中,碱基是核苷酸分子最重要的组成部分,在基因遗传信息的传递方面起着主导作用。生物体内的含氮碱基主要有五种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)。所有生命有机体都是通过这五种碱基来实现遗传信息的存储和代代相传。然而,生命遗传“字母表”并非是不可改变的。近年来,非天然核碱基的研究备受关注。它的出现,增加了核苷酸的种类,扩大了遗传信息系统字母表,提高了遗传密码的多样性。非天然核苷酸的前生物组装及其DNA链的结构性能研究,对于从微观层面探究生命的化学起源,进而揭示遗传信息传递的化学机制,了解DNA/RNA在生命体中的动态结构和功能具有重要的科学意义。本论文即以此为目标,利用分子动力学模拟和量子化学方法,对核苷酸的前生物组装和非天然核碱基DNA链的结构性能进行了详细的理论研究。主要的研究内容与结果如下:(1)利用密度泛函理论(DFT)研究了2,4,6-三氨基嘧啶(TAP)与(D)-核糖在水溶液中反应形成C-核糖核苷和N-核糖核苷的详细理论机制。计算结果表明(D)-核糖的五种异构体(α,β-呋喃糖,α,β-吡喃糖和开链醛)可以在水溶液中平衡共存。与环状异构体所不同的是,开链醛更容易与TAP发生反应。总的来说,C-核苷和N-核苷的形成途径包括亲核加成,脱水和环化三个步骤。计算得到的表观活化能分别为28.8 kcal mol-1和29.2 kcal mol-1。这表明C-和N-核苷都可以在水溶液中形成,与实验结果非常吻合。通过设计显式水分子参与反应的模型,发现水分子在质子传递过程中起到了重要的“桥梁”作用。最后,我们提出了有利于C-C糖苷键形成的核碱基的结构模型。该研究将为前生物条件下合理的核碱基前体的选择及生命起源的探索提供理论指导。(2)非天然人工碱基对P:Z并入到四种天然存在的DNA碱基中,扩展了遗传信息字母表并产生了人工扩展遗传信息系统(AEGIS)。我们通过分子动力学模拟和量子化学计算方法表征含有人工碱基对P:Z的寡核苷酸链的结构特征及其与天然碱基对的相互作用机制。结果表明,新型人工碱基对(P:Z)的加入,基本维持了双螺旋DNA的全局构象特征,仅引起了局部结构的轻微改变。Z碱基上的硝基拓宽了大沟的宽度,赋予了大沟新的性质,可以用作蛋白酶的识别位点。含有错配碱基对的非天然寡核苷酸表现出较低的稳定性,这进一步保证了复制过程的高效率和高保真度。总之,P:Z碱基对的加入增强了所在DNA双螺旋的稳定性。计算结果也表明,这种热稳定性来源于碱基对之间氢键作用和π-π堆积作用。Z碱基上的硝基在提高氢键的稳定性和增强P:Z碱基对的堆积能力方面起到了非常重要的作用。总体而言,我们的计算结果将为探索人工扩展遗传信息系统,设计新型的多功能蛋白质提提供理论依据。(3)荧光碱基类似物作为探针研究DNA和RNA的动态结构和功能多样性具有非常重要的意义。我们结合分子动力学模拟和量子化学计算方法来表征含有4AP/4AP?/4AP0:DAP碱基对的寡核苷酸链的结构和荧光性能。计算结果表明,4AP:DAP碱基对具有更高的稳定性和π-π堆积能力,能够比较好的适应B型DNA的整体结构。4AP:DAP碱基对形成面向大沟方向的两个氢键,这足以为引物延伸中的DNA聚合酶提供位点选择性。而4AP?中二甲氨基的存在干扰了碱基配对相互作用。4AP?或4AP0与相邻的腺嘌呤仅在5’方向上有结构堆积重叠,这会干扰双螺旋构象并导致结构偏离标准B-DNA构象。我们还探讨了荧光核碱基单体和其B-DNA链的荧光性质。研究发现,核糖与碱基之间的氢键相互作用导致核苷的斯托克斯位移(102 nm)要大于碱基单体(92 nm)。由于4AP?中二甲基的立体位阻使它们偏离芳环平面,核苷d4AP?的荧光效率大大降低。此外,我们重点研究了DNA局域环境对核碱基荧光性能的影响。结果显示,碱基配对作用会引起光谱的红移而不会改变荧光强度。而π-π堆积作用对光谱有重要的影响,且取决于与4AP堆积的碱基种类。与单环的嘧啶碱基堆积可以更好地保持4AP的荧光特性。总体而言,4AP:DAP在加入到DNA环境中时,结构和荧光性能两方面表都现出了较好的稳定性。希望我们的理论计算结果能够为设计新型的荧光探针,研究生物体内DNA的动态结构和功能提供理论指导。

周洁[7](2018)在《金纳米棒的制备、修饰及其在表面增强拉曼光谱检测中的应用》文中研究说明表面增强拉曼光谱(SERS)是一种新兴的光谱分析技术,它克服了普通拉曼低灵敏度的缺点,能获取被探测物的光谱“指纹”峰,提供具有结构特征的分子水平信息,具有灵敏度高和无损检测的优点,在分析检测方面有着广泛的应用前景。由于SERS基底直接决定其性能,因而SERS基底的设计与制备显得十分重要。如今,形状各向异性的金属纳米粒子已经引起人们的广泛关注。本文工作中,我们采用简单的方法制备了金纳米棒(AuNR)以及金银双金属的AuNR@Ag纳米粒子,实现对目标分子的灵敏、可靠的检测,研究内容如下:1.用种子生长法制备金纳米棒,并用碘化钾(KI)溶液对其表面进行清洗和修饰,制备得到AuNR@I,将其作为SERS基底对有机氯农药(氟虫腈)进行检测。碘化钾既减少了金纳米棒外层的CTAB的量又起到盐聚集的作用,可以产生更多的“热点”来增强SERS检测信号。对氟虫腈和多环芳烃类分子芘、蒽及荧蒽的最低检测限分别为10-7M、10-6M、10-7M和10-7M。该方法将AuNR@I复合纳米粒子与拉曼结合,具有高效、简便以及灵敏度高的特点,在食品检测方面具有广泛的应用前景。2.用湿化学法合成金银双金属的核壳结构—AuNR@Ag,将其吸附在用聚电解质十二烷基苯磺酸钠(PSS)修饰的滤纸上,用于结晶紫、日落黄和苋菜红的检测。这三个待测物的最低检测线分别为10-11M、10-9M和10-10M。利用滤纸三维网络结构加大对双金属纳米粒子的吸附使其随机的排列,与此同时双金属纳米粒子中金银的协同作用提高了待测物检测的灵敏度。这种实验方法经济、简单、快速,在色素检测方面具有重要的应用。

赵彦武[8](2017)在《镧系、过渡金属功能配合物的构筑及荧光性质、手性传感的研究》文中研究说明金属有机骨架材料(MOFs)具有多孔、结构和性质可调控性等特点,使其在光、电、磁、传感与分离、催化、气体吸附、药物传输等领域具有潜在的应用价值。本论文根据晶体学工程原理,以金属有机骨架材料功能为导向,重点研究了MOFs在光学和手性传感领域的应用,其中选用了镧系金属与合适的有机羧酸配体以及具有d10电子组态的过渡金属与合理设计的含有羧基和氮的手性杂化配体通过水热法或溶剂热法合成了一系列的配合物,主要分析了其结构,对其荧光或圆二色性进行了表征,并进一步探索了其应用。研究成果包括以下几个方面:1.根据发光镧系金属有机骨架材料(LnMOFs)的原理以及构筑该类材料的一些原则,我们结合理论计算,选取了合适的有机配体,设计和构筑了一系列多色的LnMOFs材料。根据三基色原理,将发蓝光的配体、发红光的Eu3+和发绿光的Tb3+构筑在同一MOFs中,经过调节激发波长,获得了两种发白光的近紫外单相MOFs材料:Eu0.045Tb0.955CPOMBA(λex=365 nm)和La0.6Eu0.1Tb0.3CPOMBA(λex=380 nm),通过研究其晶体形貌、热稳定性、热猝灭性质、荧光性质、量子产率以及荧光寿命等,我们发现它们完全具备UV LED用荧光粉的条件,将其创造性地应用在UV LED上。我们用Eu0.045Tb0.955CPOMBA作为荧光粉手工制作了一系列大功率(1W)UV WLEDs,其中激发波长为365 nm的紫外白光LED灯珠,它的相关色温较低,达到5733K,显色指数较高,Ra达到73.4,色坐标是(0.3264,0.3427),这和市场上销售的蓝光芯片和YAG:Ce3+黄光荧光粉制备的白光LED是可比较的。2.为了开发出适合在UV WLED上应用的更加高效的白光MOFs材料,在第1部分工作基础上,我们做了改进,选取了量子产率较高的LnMOFs(Ln BTPCA)。根据三基色原理,将镧系金属离子掺杂入同一个Ln MOFs中,获得了完全不同于文献报道的激发波长为380 nm的白光掺杂材料Eu0.025Tb0.975(BTPCA)。我们特别改进了实验方法,获得了粒径均匀的(8-15μm)且适合应用在LED上的晶体,经过研究其晶体形貌、热稳定性、热猝灭效应、荧光性质、量子产率以及荧光寿命等,发现该材料适合应用在LED上,用该白光材料手工制作了380 nm的n-UV WLEDs,其色坐标为(0.3281,0.3316),色温为5609 K,显色指数为78.9,在不同的驱动电流下其流明值为28-35 lm。3.食品与人类的健康、生命息息相关。对食品添加剂中具有性质不同的手性对映体的检测是至关重要的,目前对于食品添加剂的传统探测方法表现了费用较高、耗时较长等缺陷,而光学传感器已成为研究的主流。MOFs在手性传感领域表现出了优异的性能,促使我们开发了手性MOFs荧光传感器,并用来探测和识别性质不同的食品添加剂中的手性对映体。选择廉价易得的(1R,2R)-环己二甲酸作为原料设计了手性有机配体,其立体构型类似于螺旋桨的叶片,该配体和吡啶辅助配体,共同构筑的HMOF-2展示了比配体更强的荧光,且具有菱形状的二维螺旋管结构,其管道沿c轴方向较窄,只有3.567?,然而沿a轴方向管道则较宽,能达到13.152?,这种特殊的结构对进入管道内的分子有一定的选择性。HMOF-2作为荧光传感器可选择性地传感手性α-羟基羧酸有机小分子,对于体积较大的扁桃酸分子使HMOF-2的荧光猝灭率低、识别能力较差,而对酒石酸、乳酸等体积较小的分子则猝灭率较大,且对D-和L-酒石酸识别体现为KD/KL能达到1.884:1,而对D-和L-乳酸的识别体现为KD/KL能达到1:1.313,这些值是较高的,特别是对D-和L-乳酸的识别能力在已报道的荧光传感器中是最高的。4.生命体的生物和化学活动取决于其基本手性构筑单元(氨基酸等)的立体化学,对食品和有机体中不同构型氨基酸的手性识别和传感在分析营养成分和诊断疾病方面具有特别重要的意义。考虑到圆二色谱能快速、直观地展示分子的立体构型(这要优于那些传统的色谱法、毛细管电泳法识别氨基酸对映体),我们开发了一个能快速、高效以及对映选择性地识别氨基酸的新策略,通过一个类似于DNA结构的纯手性MOFs(拥有内在的CD信号)和D/L-氨基酸进行作用。运用合理设计的手性配体和Zn盐构筑了HMOF-3,它具有类似于DNA的右手双螺旋二维结构。HMOF-3乳状液显示了强的圆二色信号,通过氨基酸的诱导可引起CD强度信号有规律的变化,它能快速、方便、灵敏地识别微量的未修饰的氨基酸。最为显着的是3?10-8 mol的L-天冬氨酸和4?10-8 mol的D-天冬氨酸能完全猝灭HMOF-3水相乳状液的CD信号,对天冬氨酸的检测限为13.31ppm。在所有被探测的8对氨基酸中,其中有关对映体识别能力最高的是D-和L-脯氨酸,其识别效率分别为22.9%和65.7%。这是首次将圆二色谱引入MOFs的传感领域,开创了MOFs传感领域的先河,拓宽了MOFs的应用。

武文强[9](2017)在《用单分子方法研究解旋酶与G4 DNA的作用机理》文中提出解旋酶(Helicase)是一类通过水解三磷酸核苷(通常是三磷酸腺苷(ATP))打开核酸之间氢键的马达蛋白。其广泛存在于每个物种中并且几乎参与了核酸代谢的各个方面。解旋酶突变将会导致核酸代谢紊乱,甚至会导致严重的遗传性疾病,如人类RecQ家族解旋酶RecQ2/Bloom(BLM)、RecQ3/Werner(WRN)、RecQ4/RTS突变将会分别导致BLM综合征、WRN综合征和Rothmund-Thomson综合征。这些病人通常表现为基因组不稳定及易患癌症。解旋酶不仅可以解旋传统的双链结构,还可以解旋Holliday连接体、G-四链体(G-quadruplex,G4)等复杂结构。G4是一类非常规的核酸高级结构。其基本组成单元是四个鸟苷酸通过Hoogsteen氢键形成的平面。当不少于两个鸟苷酸平面被Na+或K+稳定,就形成了G4。G4 DNA在复制、转录、端粒代谢等生物过程中都发挥了极其重要的作用,所以如果G4不能被正确处理将会导致各种疾病。G4的生物功能是通过动态的折叠和打开实现的。在细胞内,G4可以自发折叠,但其打开是由专门的解旋酶来完成的,例如Pif1、FancJ、BLM、WRN等。在体外理解这类解旋酶解旋G4 DNA的机制以及G4 DNA对这类解旋酶的影响有助于预测其在体内的行为,然后了解它们的生物功能。但由于研究手段的限制,解旋酶与G4 DNA相互作用的分子机理尚不清楚。近二十年来,单分子技术(例如光镊、磁镊、单分子荧光共振能量转移)的进步极大地提升了我们实时观察解旋酶与核酸相互作用的能力。本文利用单分子荧光共振能量转移技术的优势,系统地探究了解旋酶Pif1、BLM和WRN与G4 DNA的相互作用,揭示了前所未有的反应细节。Pif1与G4 DNA相互作用的实验结果表明:(1)Pif1以位移的方式分步并且往复打开G4 DNA;(2)Pif1往复打开G4受到ATP浓度的调节;(3)Pif1往复打开G4不需要5’尾链;(4)Pif1以单体形式打开G4;(5)G-三链体在Pif1往复打开G4过程中发挥重要作用;(6)高浓度Pif1解旋双链DNA前表现出短暂停顿的现象,对应着Pif1同源二聚体的形成;(7)G4可以明显缩短Pif1解旋双链DNA的等待时间;(8)G4促进解旋的现象在复制叉处表现的更为明显;(9)更高浓度的Pif1通过加快二聚化减少等待时间;(10)富含G的序列而不是G4结构促进Pif1解旋下游双链。BLM与G4 DNA相互作用的实验结果表明:(1)G4 DNA在生理条件下可以折叠成两种结构,并且Mg2+也可以稳定G4结构;(2)BLM解旋G4是依赖于ATP的;(3)当G4 3’末端只含有单链DNA的情况下,BLM分步阶梯式以G-三链体、G-发卡结构为中间状态打开G4 DNA;(4)当G4 3’端通过一段单链DNA连接双链DNA的情况下,BLM锚定在单双链叉口抽动单链DNA,挤出单链DNA环,循环打开G4 DNA;(5)BLM打开G4结构的能力较弱,不能打开稳定的四层G4结构,同时G4是BLM位移的障碍。WRN与G4 DNA相互作用的实验结果表明:(1)WRN在叉状、单双链和含有G4的DNA结构上表现出循环解旋现象,显示出表观持续解旋能力弱;(2)WRN可以锚定在单双链叉口抽动5’单链DNA,诱导单链DNA往复成环;(3)循环解旋来自相同WRN沿着同一条单链DNA的往复运动,而不是不同解旋酶的解离和结合,或相同解旋酶的链转换;(4)G4在不同结构环境下均表现出阻挡WRN位移和解旋下游双链的现象;(5)G4序列的互补链或G4 3’端多出的双链锚定位点可以促进WRN解旋G4下游的双链DNA。总之,上述解旋酶解旋G4过程中均表现出分步解旋和循环解旋的现象但分子机理不同。而对于不同的解旋酶来说,G4对于下游双链DNA解旋的影响有时表现为激活有时表现出抑制。

胡建芬[10](2016)在《石墨烯吸附Fe原子探测碱基分子》文中进行了进一步梳理随着科学技术的迅速发展,对生物与物理交叉领域的研究逐渐兴起,其中用物理的方法对生物分子进行探测的研究备受关注。本文在第一性原理的基础上,运用密度泛函理论体系下的广义梯度近似方法展开研究,进行了探针的筛选、利用选定的磁性探针探测了NDA分子的四种碱基(腺嘌呤A,胸腺嘧啶T,胞嘧啶C,和鸟嘌呤G)。希望我们的研究工作可以为今后DNA分子的探测提供一种新思路。研究的主要内容和结果概述如下:1、采用第一性原理方法研究了5×5的石墨烯超胞分别吸附多种金属原子后的稳定结构、吸附能、态密度以及磁矩。计算结果表明,在众多的金属原子的吸附结构中,Fe原子和石墨烯的复合结构很适宜作为磁性探针。Fe原子能够稳固地吸附于石墨烯之上,吸附位置为石墨烯的六元环中心,即为Hollow(H)位,并且该复合结构表现出明显的磁性,磁矩大小约为2.076μB。2、根据碱基的大小,我们调整了探针的大小,选择6×6的石墨烯超胞吸附Fe原子的复合结构作为探针,并计算了该复合结构的稳定结构、吸附位置、能带、态密度以及磁矩,为之后研究探针吸附碱基后的性质变化提供了可对照的依据。3、通过第一性原理方法研究了以石墨烯吸附Fe原子的复合结构为磁性探针探测四种碱基的可能性,我们计算了各碱基吸附后的稳定位置、吸附能、电子差分密度、能带、态密度以及磁性大小。结果发现由于四种碱基的结构不同,他们的最稳定位置也各不相同,但是四种碱基均能稳定的吸附在探针上,正如计算结果所显示的,四种碱基的吸附能最小的也约为1.970eV,除此之外,我们还发现,当胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)吸附于探针之上时,整个结构的磁性消失,而腺嘌呤(A)的吸附后整个结构仍然具有显着的磁矩,根据磁性改变状况的不同,我们可以从四种碱基中识别出腺嘌呤(A),进一步的分析表明,正是由于Fe原子的电荷转移量和态密度的变化均小于吸附其他三种碱基,使得腺嘌呤(A)的吸附对探针的磁性影响非常微小。

二、用DNA内在分子电荷来探测DNA(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、用DNA内在分子电荷来探测DNA(论文提纲范文)

(1)框架核酸荧光纳米探针的设计及应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 DNA纳米结构的发展
        1.1.1 基于DNA tile的自组装
        1.1.2 基于DNA brick的自组装
        1.1.3 基于DNA origami的自组装
    1.2 DNA纳米结构在多路复用中的应用
        1.2.1 荧光比率编码条形码
        1.2.2 几何形状编码条形码
        1.2.3 其他编码方式
    1.3 荧光偏振各向异性简介
        1.3.1 荧光偏振各向异性的发展
        1.3.2 单光子稳态和时间分辨荧光各向异性
        1.3.3 双光子荧光各向异性
        1.3.4 荧光偏振各向异性的应用
    1.4 本课题的提出
第2章 嵌入式染料荧光excimer检测DNA瞬时构象变化
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验步骤
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 K21染料的合成与表征
        2.3.2 K21染料的光物理性质
        2.3.3 K21染料与DNA的结合行为研究
        2.3.4 K21染料与DNA瞬时构象变化研究
        2.3.5 K21染料与DNA的结合机制
        2.3.6 碱基错配双链DNA和拓扑结构区分
        2.3.7 DNA质粒的拓扑重构检测
    2.4 结论
第3章 DNA四面体对嵌入式染料荧光各向异性的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验步骤
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 TDN的合成与表征
        3.3.2 TDN尺寸对SYBR Green I和 DAPI的荧光各向异性的影响
        3.3.3 TDN尺寸对DiYO-1 的荧光各向异性的影响
    3.4 结论
第4章 基于框架核酸编码荧光各向异性条形码的构建
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验步骤
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 FAF提高荧光各向异性的稳定性
        4.3.2 FAF精确编程荧光分子的荧光各向异性
        4.3.3 FAF条形码的二维编码和成像
        4.3.4 Micro-RNA检测
        4.3.5 细胞分选
    4.4 结论
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)基于电化学传感技术的几种抑郁症标志物及中药组分分析研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 文献综述
    第一节 基于电化学传感技术的抑郁症标志物分析研究进展
        1.1 电化学传感技术简介及其应用
        1.1.1 电化学传感技术简介
        1.1.2 电化学传感器的分类及其应用
        1.1.2.1 离子型电化学传感器
        1.1.2.1.1 电活性物质测定的电化学传感器
        1.1.2.1.2 非电活性物质测定的分子印迹传感器
        1.1.2.2 电化学生物传感器
        1.1.2.2.1 DNA电化学生物传感器
        1.1.2.2.2 细胞电化学生物传感器
        1.1.2.2.3 适配体电化学生物传感器
        1.1.2.2.4 酶电化学生物传感器
        1.1.2.2.5 电化学免疫传感器
        1.1.2.2.6 场效应晶体管生物传感器
        1.2 基于碳材料的电化学传感技术研究
        1.2.1 碳材料的分类
        1.2.2 基于石墨烯的电化学传感器
        1.2.2.1 石墨烯电化学传感器的特点
        1.2.2.2 石墨烯电化学传感器的应用
        1.2.2.3 石墨烯电化学生物传感器的应用
        1.2.2.3.1 基于石墨烯的DNA传感器
        1.2.2.3.2 基于石墨烯的细胞传感器
        1.2.2.3.3 基于石墨烯的电化学免疫传感器
        1.2.3 基于多孔石墨烯的电化学传感器
        1.2.3.1 多孔石墨烯电化学传感器的特点
        1.2.3.2 多孔石墨烯电化学传感器的应用
        1.2.3.3 多孔石墨烯电化学生物传感器的应用
        1.2.4 基于石墨烯量子点的电化学传感器
        1.2.4.1 石墨烯量子点电化学传感器的特点
        1.2.4.2 石墨烯量子点电化学传感器的应用
        1.2.4.3 石墨烯量子点电化学生物传感器的应用
        1.2.5 基于碳纳米管的电化学传感器
        1.2.5.1 碳纳米管电化学传感器的特点
        1.2.5.2 碳纳米管电化学传感器的应用
        1.2.5.3 碳纳米管电化学生物传感器的应用
        1.2.5.3.1 基于碳纳米管的酶传感器
        1.2.5.3.2 基于碳纳米管的免疫传感器
        1.3 抑郁症标志物分析的电化学传感技术研究现状
        1.3.1 抑郁症及其危害
        1.3.2 抑郁症的诊断现状
        1.3.3 抑郁症标志物
        1.3.4 抑郁症标志物电化学传感器的研究现状
        1.3.4.1 用于抑郁症标志物分析电化学传感器
        1.3.4.1.1 多巴胺(DA)检测电化学传感器
        1.3.4.1.2 五羟色胺(5-HT)检测电化学传感器
        1.3.4.1.3 L-色氨酸(L-Trp)检测电化学传感器
        1.3.4.1.4 去甲肾上腺素(NA)检测电化学传感器
        1.3.4.1.5 丙二醛(MDA)检测电化学传感器
        1.3.4.2 用于抑郁症标志物分析的电化学分子印迹传感器
        1.3.4.2.1 L-色氨酸(L-Trp)检测电化学分子印迹传感器
        1.3.4.2.2 γ-氨基丁酸(γ-GABA)检测电化学分子印迹传感器
        1.3.4.3 用于抑郁症标志物分析的电化学免疫传感器
        1.3.4.3.1 皮质醇检测电化学免疫传感器
        1.3.4.3.2 热休克蛋白70(HSP70)检测电化学免疫传感器
        1.3.4.3.3 人载脂蛋白A4(Apo-A4)检测电化学免疫传感器
        1.3.5 抑郁症标志物电化学传感器的总结及展望
        参考文献
    第二节 基于电化学传感技术的中药组分分析评价研究进展
        2.1 基于电化学传感技术的中药组分分析研究现状
        2.1.1 中药质量控制的现状
        2.1.2 中药活性组分
        2.1.3 电化学传感技术在中药活性组分分析中的应用
        2.1.3.1 中药活性组分分析的电化学传感器研究
        2.1.3.2 中药活性组分快检的电化学分子印迹传感器研究
        2.2 基于电化学传感技术的中药活性组分抗氧化活性评价研究现状
        2.2.1 中药活性组分中的抗氧化剂
        2.2.2 抗氧化活性物质的抗氧化机理
        2.2.2.1 清除自由基
        2.2.2.2 螯合金属离子
        2.2.2.3 清除氧
        2.2.2.4 作用于自由基有关的酶
        2.2.3 抗氧化活性评价的方法
        2.2.4 电化学传感器技术评价抗氧化活性的策略
        2.2.4.1 电化学定量检测
        2.2.4.2 电化学参数评价
        2.2.4.3 用于抗氧化活性评价的膜损伤电化学传感器研究
        2.3 电化学传感技术在中药活性组分分析评价领域的机遇
        参考文献
    第三节 本论文所涉及的研究内容
第二章 基于金纳米粒子/Fe_3O_4磁功能化石墨烯的皮质醇电化学免疫传感器研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂
        2.2.2 仪器
        2.2.3 磁功能化石墨烯(MrGO)复合材料的制备
        2.2.4 Cor/AuNPs/MrGO@Nafion/GCE修饰电极的制备
        2.2.5 电化学测量及免疫反应过程
        2.2.5.1 基础电极的电化学表征
        2.2.5.2 电化学免疫传感器的循环伏安表征
        2.2.5.3 免疫反应及皮质醇的测量过程
        2.2.6 实际血浆样品的采集
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 磁功能化石墨烯(MrGO)的表征
        2.3.1.1 原子力显微镜对GO、r GO和 rGO-PEI的表征
        2.3.1.2 X射线衍射对Fe_3O_4 纳米粒子和磁功能化石墨烯(MrGO)进行表征
        2.3.1.3 傅里叶变换红外光谱对GO、GO-PEI和 MrGO的表征
        2.3.1.4 Fe_3O_4 纳米粒子及MrGO的磁滞回线
        2.3.1.5 Fe_3O_4和MrGO的 TEM表征
        2.3.2 MrGO的 SEM表征比较
        2.3.3 基础电极的电化学表征
        2.3.4 电化学免疫传感器的的循环伏安法表征
        2.3.5 免疫传感器的分析性能
        2.3.6 免疫传感器的特异性,再生性和稳定性考查
        2.3.7 免疫传感器应用于实际样品中皮质醇(Cor)的检测
    2.4 结论
    参考文献
第三章 构建基于聚苯胺功能化石墨烯量子点的电化学免疫传感器用于热休克蛋白70的检测
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器与试剂
        3.2.2 聚苯胺功能化石墨烯量子点复合材料(PAGD)的制备
        3.2.3 修饰电极的制备
        3.2.4 电化学测量及免疫反应过程
        3.2.4.1 基础电极的电化学表征
        3.2.4.2 电化学免疫传感器的循环伏安表征
        3.2.4.3 免疫反应及人热休克蛋白70(HSP70)的测量过程
        3.2.5 实际血浆样品的采集
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的表征
        3.3.2 PAGD/GCE修饰电极的电化学表征
        3.3.3 电化学免疫传感器的的循环伏安法表征
        3.3.4 免疫传感器的分析性能
        3.3.5 免疫传感器的特异性,重现性和稳定性考查
        3.3.6 免疫传感器用于实际样品中热休克蛋白70(HSP70)的检测
    3.4.结论
    参考文献
第四章 一种新型多孔石墨烯基电化学免疫传感器用于抑郁症标志物——热休克蛋白70的早期筛查
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 仪器与试剂
        4.2.2 多孔石墨烯的制备
        4.2.3 修饰电极的制备
        4.2.4 电化学测量及免疫反应过程
        4.2.4.1 基础电极的电化学表征
        4.2.4.2 电化学免疫传感器的循环伏安表征
        4.2.4.3 免疫反应及人热休克蛋白70(HSP70)的测量过程
        4.2.5 实际血浆样品的采集
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料的表征
        4.3.2 基础电极的电化学表征
        4.3.3 电化学免疫传感器的的循环伏安法表征
        4.3.4 免疫传感器的分析性能
        4.3.5 免疫传感器的特异性,重现性和稳定性考查
        4.3.6 免疫传感器应用于实际样品中人热休克蛋白70(HSP70)的检测
    4.4 结论
    参考文献
第五章 用于抑郁症标志物—人载脂蛋白A4(Apo-A4)高灵敏分析的新技术研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 仪器与试剂
        5.2.2 类沸石咪唑酯金属有机骨架-氮掺杂石墨烯复合材料(ZIF-8@N-Gr)
        5.2.3 修饰电极的制备
        5.2.4 电化学测量及免疫反应过程
        5.2.4.1 基础电极的电化学表征
        5.2.4.2 电化学免疫传感器的循环伏安表征
        5.2.4.3 免疫反应及人载脂蛋白A4(Apo-A4)的测量过程
        5.2.5 实际血浆样品的采集
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 材料的表征
        5.3.2 基础电极的电化学表征
        5.3.3 电化学免疫传感器的的循环伏安法表征
        5.3.4 免疫传感器的分析性能
        5.3.5 免疫传感器的特异性,重现性和稳定性考查
        5.3.6 免疫传感器应用于实际样品中人载脂蛋白A4(Apo-A4)的检测
    5.4 结论
    参考文献
第六章 基于Fe_3O_4磁功能化还原氧化石墨烯的电化学传感器对党参炔苷的直接电化学分析
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 试剂
        6.2.2 仪器
        6.2.3 MrGO/Nafion@GCE电化学传感器的构建
        6.2.4 电化学测量
        6.2.4.1 MrGO/Nafion@GCE电极的电化学表征
        6.2.4.2 党参炔苷在MrGO/Nafion@GCE电极上的电化学响应
        6.2.5 党参提取物样品的准备
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 MrGO/Nafion@GCE修饰电极的电化学表征
        6.3.2 党参炔苷的电化学行为
        6.3.3 实验条件的优化
        6.3.3.1 修饰量的影响
        6.3.3.2 pH值的影响
        6.3.3.3 扫描速率的影响
        6.3.3.4 富集条件的影响
        6.3.4 线性范围和检出限
        6.3.5 重现性与稳定性
        6.3.6 干扰实验
        6.3.7 实际样品中党参炔苷的检测
    6.4 结论
    参考文献
第七章 用于毛蕊异黄酮痕量分析的电化学传感器研究
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 仪器与试剂
        7.2.2 实验方法
        7.2.2.1 多孔石墨烯的制备
        7.2.2.2 修饰电极的制备
        7.2.2.3 修饰电极的电化学表征
        7.2.2.4 样品的制备
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 材料的表征
        7.3.2 电化学传感器有效比表面积的计算
        7.3.3 PG@GCE修饰电极的电化学表征
        7.3.4 毛蕊异黄酮在传感器上的电化学行为考察
        7.3.5 实验条件的优化
        7.3.5.1 修饰量的影响
        7.3.5.2 pH值的影响
        7.3.5.3 扫描速率
        7.3.5.4 富集时间的影响
        7.3.6 线性范围和检出限
        7.3.7 传感器的重现性、选择性和稳定性研究
        7.3.8 实际样品的分析
        7.3.8.1 黄芪、红芪中毛蕊异黄酮(CYS)的测定
        7.3.8.2 生物样本中毛蕊异黄酮(CYS)的测定
    7.4 结论
    参考文献
第八章 基于功能化石墨烯电化学传感器评价黄酮类化合物抑制蛋白质的损伤
    8.1 引言
    8.2 实验部分
        8.2.1 化学药品及试剂
        8.2.2 仪器
        8.2.3 BSA/PDDA-G/GCE电极的制备
        8.2.4 电化学测量
        8.2.4.1 循环伏安法对PDDA-G的修饰量的考查
        8.2.4.2 修饰电极的电化学表征
        8.2.4.3 方波伏安法对蛋白质损伤的测定和黄酮类化合物抗氧化活性的评价
        8.2.5 BSA的氧化损伤过程
    8.3 结果与讨论
        8.3.1 自由基的产生及其检测
        8.3.2 修饰量的影响
        8.3.3 BSA/PDDA-G/GCE修饰电极的形貌表征
        8.3.4 BSA/PDDA-G/GCE修饰电极的电化学表征
        8.3.5 BSA损伤的电化学检测
        8.3.6 实验条件的优化
        8.3.6.1 BSA/PDDA-G/GCE修饰电极在Fenton体系损伤时间的优选
        8.3.6.2 Fenton体系的pH值对BSA损伤程度的影响
        8.3.6.3 Fe~(2+)/H_2O_2 配比对BSA损伤程度的影响
        8.3.7 Fenton损伤蛋白质的红外验证
        8.3.8 四种黄酮类化合物对BSA氧化损伤抑制的研究
        8.3.9 修饰电极的重复性和稳定性研究
    8.4 结论
    参考文献
第九章 基于DNA/Nafion-聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化的石墨烯电化学传感器评价阿魏酸及当归水提物抗氧化活性
    9.1 引言
    9.2 实验部分
        9.2.1 仪器与试剂
        9.2.2 聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化的石墨烯(PDDA-G)的制备
        9.2.3 当归样品的制备
        9.2.4 DNA/NA-PDDA-G/GCE修饰电极的构建
        9.2.5 电化学测量方法
        9.2.6 DNA氧化损伤的过程
    9.3 结果与讨论
        9.3.1 自由基的产生及其阿魏酸抗氧化作用的检测
        9.3.2 修饰电极的形貌表征
        9.3.3 修饰电极的电化学表征
        9.3.4 DNA损伤的电化学检测
        9.3.5 实验条件的优化
        9.3.5.1 Fenton体系损伤时间的影响
        9.3.5.2 Fenton体系的pH值对DNA损伤程度的影响
        9.3.5.3 Fe~(2+)/H_2O_2 配比对DNA损伤程度的影响
        9.3.6 抗氧化剂对DNA氧化损伤抑制的研究
        9.3.7 修饰电极的重复性和稳定性研究
    9.4 结论
    参考文献
第十章 总结与展望
    10.1 主要结论
    10.2 论文存在的不足与研究展望
在学期间的研究成果
致谢

(3)贵金属纳米材料在光学生物传感器中的应用(论文提纲范文)

摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 贵金属纳米材料
        1.2.1 贵金属纳米材料的发展
        1.2.2 贵金属纳米材料的制备
        1.2.3 贵金属纳米材料的性质
    1.3 生物传感器的界面修饰
        1.3.1 生物传感器界面的修饰方法
        1.3.2 生物传感器的检测
    1.4 基于贵金属纳米光学传感器的检测及应用
        1.4.1 荧光检测
        1.4.2 局部表面共振等离子体(LSPR)检测
        1.4.3 表面增强拉曼(SERS)检测
    1.5 本论文的研究思路
第二章 单颗粒等离子纳米生物传感器的构建及其实时监测G-四联体的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料和试剂
        2.2.2 实验仪器和操作方法
        2.2.3 ITO玻璃的清洗
        2.2.4 金银核壳立方颗粒(Au@Ag NC)的合成
        2.2.5 消光光谱和圆二色光谱的测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 课题设计
        2.3.2 Au@Ag NC的合成和表征
        2.3.3 单颗粒纳米传感器的制备
        2.3.4 消光光谱的表征
        2.3.5 圆二色光谱的表征
        2.3.6 对K~+的检测
        2.3.7 对吉布斯自由能的分析
    2.4 本章小结
第三章 不同位点的等离子异质二聚组装体的制备及其表面增强拉曼的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料和试剂
        3.2.2 实验仪器和操作方法
        3.2.3 ITO玻璃基底的清洗
        3.2.4 金银核壳立方颗粒(Au@Ag NC)和不同大小的金球(GNS)的制备
        3.2.5 制备DNA修饰的Au@Ag NC
        3.2.6 制备streptavidin修饰的不同尺寸的GNS
        3.2.7 组装的异质二聚体(GNS-Au@Ag NC)
        3.2.8 FDTD的电磁场模拟参数
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 课题设计
        3.3.2 纳米颗粒的合成与表征
        3.3.3 制备溶液态的异质二聚体
        3.3.4 制备单个的异质二聚体
        3.3.5 研究单个的异质二聚体的LSPR性质
        3.3.6 研究单个的异质二聚体的SERS性质
        3.3.7 单个的异质二聚体的FDTD模拟
    3.4 本章小结
第四章 4H金纳米材料生物传感器的构建以及对其荧光猝灭性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料和试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 4H金纳米带(4H Au NRB)的合成
        4.2.4 4H金纳米棒的合成(4H/fcc Au NR)
        4.2.5 4H Au材料的配体置换
        4.2.6 单色荧光传感器的制备
        4.2.7 多重荧光纳米传感器的制备
        4.2.8 荧光寿命的检测
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料设计及原理示意图
        4.3.2 4H Au材料的合成和表征
        4.3.3 荧光传感器的检测
        4.3.4 荧光传感器的多重检测
        4.3.5 荧光寿命的测试
    4.4 本章小结
第五章 金纳米颗粒-二维有机框架复合材料的制备及其在无标记传感中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 原料和试剂
        5.2.2 实验仪器和操作方法
        5.2.3 COF材料合成
        5.2.4 Au NPs/COF NSs的制备
        5.2.5 荧光Ag NCs的制备
        5.2.6 目标DNA和钾离子的检测
        5.2.7 多重荧光传感器的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 课题设计
        5.3.2 材料合成与表征
        5.3.3 荧光传感器的检测
        5.3.4 荧光传感器的多重检测
        5.3.5 对K~+的检测及细胞成像
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文主要结论
    6.2 展望
参考文献
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
致谢

(4)利用表面增强拉曼光谱检测无标记DNA分子结构(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 DNA分子的简介
        1.1.1 B-DNA
        1.1.2 非B-DNA
    1.2 拉曼光谱
        1.2.1 拉曼光谱在核酸检测方面的应用
        1.2.2 拉曼峰位归属
        1.2.3 拉曼谱带强度
    1.3 表面增强拉曼光谱(SERS)
        1.3.1 表面增强拉曼光谱(SERS)的简介
        1.3.2 表面增强拉曼光谱(SERS)在核酸检测方面的应用
    1.4 本论文的选题与研究内容
        1.4.1 本论文的选题
        1.4.2 本论文的工作内容
        1.4.3 论文研究意义
    参考文献
第二章 利用表面增强拉曼光谱无标记检测四分子DNA I-MOTIF结构
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 DNA i-motif结构的制备
        2.2.2 SERS光谱学
        2.2.3 银溶胶制备
        2.2.4 “热点”的产生
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 铝离子作为聚集所形成的高质量“热点”
        2.3.2 DNA i-motif结构的形成
        2.3.3 DNA i-motif在增强基底表面的取向
        2.3.4 DNA i-motif的稳定性分析
    2.4 结论
    参考文献
第三章 利用表面增强拉曼光谱揭示DNA G-四链体的结构特征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Ag IANPs准备
        3.2.2 SERS的样品制备
        3.2.3 SERS光谱检测
        3.2.4 质谱检测
        3.2.5 CD光谱学
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 获得DNA G-四链体SERS信号
        3.3.2 利用SERS分析G-四链体的形成
        3.3.3 DNA G-四链体在增强基底表面的取向
        3.3.4 不同类型的G-四链体的SERS光谱
        3.3.5 利用SERS光谱对不同类型的G-四链体进行区分
        3.3.6 G-四链体与B-DNA的 SERS光谱相似性
        3.3.7 G-四链体的稳定性与G-四分体的量化信息
    3.4 结论
    参考文献
第四章 利用表面增强拉曼光谱对DNA杂交事件的检测
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 Ag IANPs准备
        4.2.3 SERS的样品制备
        4.2.4 CD光谱学
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 利用SERS光谱检测DNA发卡型结构的形成
        4.3.2 重新定义归一化峰位
        4.3.3 利用SERS光谱检测DNA碱基对之间的错配
    4.4 结论
    参考文献
第五章 利用表面增强拉曼光谱检测基因突变
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 银纳米粒子的制备
        5.2.2 SERS“热点”的制备
        5.2.3 DNA样品制备
        5.2.4 CD光谱学
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 二氯甲烷对“热点”的质量的优化
        5.3.2 利用SERS定性识别DNA序列中各碱基峰位置
        5.3.3 利用SERS定量识别不同长度DNA序列的碱基含量
        5.3.4 利用SERS定性识别DNA杂交事件
        5.3.5 利用SERS识别可遗传性基因突变
    5.4 结论
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
作者简历
致谢

(5)基于编码纳米粒子显微成像的生物分子灵敏探测方法(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 贵金属纳米粒子
    1.3 生物分子灵敏探测研究现状分析
        1.3.1 基于折射率改变的灵敏探测方法
        1.3.1.1 表面等离子共振灵敏探测方法
        1.3.1.2 光波导灵敏探测方法
        1.3.2 基于量子点多色荧光的灵敏探测方法
        1.3.3 基于荧光共振能量转移的灵敏探测方法
        1.3.4 基于上转换发光的灵敏探测方法
        1.3.5 基于增强拉曼散射的灵敏探测方法
        1.3.6 基于核酸适配体的灵敏探测方法
        1.3.7 基于光学微腔的灵敏探测方法
        1.3.8 其他常见的灵敏探测方法
    1.4 论文的主要内容
第2章 基础知识与理论
    2.1 表面等离子共振相关理论
        2.1.1 金属或电介质界面处的表面等离子波
        2.1.2 表面等离子波的激发
        2.1.3 贵金属纳米粒子的局域表面等离子共振
    2.2 偏振光学的基本知识与理论
        2.2.1 偏振光的矢量描述
        2.2.2 偏振光的图形描述
    2.3 显微成像系统
        2.3.1 暗场显微成像系统
        2.3.2 偏振暗场显微成像系统
    2.4 图像分析与处理
    2.5 本章小结
第3章 贵金属纳米粒子的制备及表征
    3.1 前言
    3.2 球形金纳米粒子的制备与表征
        3.2.1 实验材料及仪器
        3.2.2 球形金纳米粒子的制备
        3.2.3 球形金纳米粒子的表征
    3.3 棒状金纳米粒子的制备表征及生物功能化
        3.3.1 实验材料及仪器
        3.3.2 棒状金纳米粒子的制备
        3.3.3 棒状金纳米粒子的表征
        3.3.4 棒状金纳米粒子的生物功能化
    3.4 本章小结
第4章 基于纳米粒子编码的显微成像内标法快速探测DNA分子浓度
    4.1 前言
    4.2 探测原理
        4.2.1 纳米粒子编码靶DNA分子的实现
        4.2.2 内标法快速探测
    4.3 实验过程
        4.3.1 实验材料及仪器
        4.3.2 磁珠表面生物功能化
        4.3.3 三明治结构聚合体构建及打开
        4.3.4 载玻片的清洗及表面修饰
        4.3.5 暗场显微成像
    4.4 结果分析与讨论
        4.4.1 单纳米粒子的识别
        4.4.2 纳米粒子的绝对定量
        4.4.3 纳米粒子的相对定量
        4.4.4 靶DNA分子的内标法探测
    4.5 本章小结
第5章 棒状纳米粒子散射光偏振性质研究及其在DNA探测中的应用
    5.1 前言
    5.2 棒状纳米粒子散射光偏振性质的模拟
        5.2.1 蒙特卡洛模拟简介
        5.2.2 模拟过程及结果分析
    5.3 棒状纳米粒子散射光线偏振性质的实验探测
        5.3.1 实验装置及探测原理
        5.3.2 单粒子散射光偏振性质实验探测
        5.3.3 基于散射光偏振性质的棒状粒子识别及计数
    5.4 基于棒状纳米粒子偏振识别的DNA分子探测
        5.4.1 靶DNA分子的探测原理
        5.4.2 靶DNA分子探测的实现过程
        5.4.3 靶DNA分子探测的结果分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 论文创新点
    6.3 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(6)非天然核苷酸的组装及其DNA链的结构性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 论文选题的背景及意义
    1.2 研究现状及发展动态
        1.2.1 生命的化学起源—DNA/RNA的前生物组装研究
        1.2.2 非天然DNA碱基对—人工扩展遗传信息系统
        1.2.3 新型DNA荧光碱基—核酸动态结构和功能探针
    1.3 论文研究内容和创新
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 特色与创新
    参考文献
第二章 理论计算基础
    2.1 理论计算方法简介
    2.2 量子化学理论
        2.2.1 密度泛函理论
        2.2.2 含时密度泛函理论
        2.2.3 TD-DFT线性响应理论
        2.2.4 过渡态理论
        2.2.5 分子轨道理论
        2.2.6 自洽反应场理论
    2.3 分子模拟
        2.3.1 分子力场中的势能函数
        2.3.2 常见的分子力场
    参考文献
第三章 嘧啶核苷酸的前生物组装机制及形成糖苷键碱基的化学结构设计
    3.1 引言
    3.2 计算细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 (D)-核糖在水溶液中的构象转化
        3.3.2 C-核苷酸的组装机制
        3.3.3 N-核苷酸的组装机制
        3.3.4 C-C糖苷键形成的化学驱动力
    3.4 结论
    参考文献
第四章 非天然碱基与天然碱基的相互作用及其DNA链的结构性能
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 含有P:Z碱基对的DNA序列的收敛性
        4.3.2 含有P:Z碱基对DNA序列的构象特征
        4.3.3 P或Z碱基的错配对DNA序列构象特征的影响
        4.3.4 非天然碱基对的非共价相互作用—氢键和π-堆积
        4.3.5 Z-硝基对结构稳定性的影响
    4.4 结论
    附录
    参考文献
第五章 非天然荧光碱基与DNA链的结构适配性及其荧光性能
    5.1 引言
    5.2 计算方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 含有荧光碱基对的DNA序列的结构性能
        5.3.2 荧光核碱基及其B-DNA双螺旋的光物理学性能
        5.3.3 DNA双螺旋环境对荧光的影响:氢键作用和π-堆积作用
    5.4 结论
    附录
    参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的课题
致谢

(7)金纳米棒的制备、修饰及其在表面增强拉曼光谱检测中的应用(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 拉曼光谱
        1.1.1 拉曼光谱简介
        1.1.2 拉曼光谱的优缺点
    1.2 表面增强拉曼散射光谱(SERS)
        1.2.1 SERS简介
        1.2.2 SERS增强机理
    1.3 SERS基底的研究现状
        1.3.1 溶液中制备的SERS基底
        1.3.2 新材料
        1.3.3 复合纳米粒子
        1.3.4 银/卤化银(Ag/AgX(Cl,Br,I))复合物
        1.3.5 金属微阵列
    1.4 SERS技术的应用
        1.4.1 环境中的检测
        1.4.2 食品中的检测
        1.4.3 生命科学中的检测
        1.4.4 安全性检测
        1.4.5 鉴别仿制品
    1.5 本文的研究内容
        1.5.1 金纳米棒的制备及其对有机物的检测
        1.5.2 AuNR@Ag的制备及其SERS的应用
第2章 制备金纳米棒将其用于农药的检测
    2.1 引言
    2.2 试验方法
        2.2.1 试剂与材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 单分散金纳米棒(AuNRs)的制备
        2.2.4 金纳米棒的碘化钾(KI)处理
        2.2.5 拉曼光谱测量
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 AuNRs粒子的制备和表征
        2.3.2 AuNRs@I粒子的制备和表征
    2.4 本章小结
第3章 AuNR@Ag的制备及其SERS的应用
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 试剂与材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 单分散AuNR@Ag纳米粒子的制备
        3.2.4 AuNR@Ag纳米粒子的制备
        3.2.5 滤纸上组装AuNR@Ag纳米粒子的制备
        3.2.6 色素的检测
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 AuNR@Ag金属纳米粒子的表征
    3.4 本章小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(8)镧系、过渡金属功能配合物的构筑及荧光性质、手性传感的研究(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 金属有机骨架材料的研究状况
        1.1.1 功能配合物的构筑
        1.1.2 金属有机骨架材料的应用
    1.2 发白光MOFs的研究
        1.2.1 基于白光LED(White Light-Emissioning Devices, WLEDs)的发白光MOFs材料的研究现状
        1.2.2 MOFs发光材料的原理
    1.3 手性MOFs传感的研究
        1.3.1 基于手性传感的手性MOFs研究现状
        1.3.2 手性MOFs材料的构筑
    1.4 问题的提出、论文选题依据、研究内容和主要成果
        1.4.1 问题的提出、选题依据和研究意义
        1.4.2 研究内容和主要成果
第二章 单组分镧系金属掺杂的MOFs作为近紫外白光LED荧光粉
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验试剂与仪器
        2.1.2 配合物的合成
        2.1.3 配合物的结构测定
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 晶体的合成和结构
        2.2.2 晶体的形貌
        2.2.3 热稳定性
        2.2.4 荧光性质
        2.2.5 白光LED灯珠的制造和光电参数
    2.3 自由配体的能级计算
        2.3.1 自由配体的三线态能级计算
        2.3.2 自由配体的单线态能级计算
    2.4 结论
第三章 单组分稀土MOFs荧光粉的制备、表征及其在紫外-白光LED的应用
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验试剂与仪器
        3.1.2 配合物合成
        3.1.3 配合物的结构测定
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 晶体结构
        3.2.2 晶体的合成
        3.2.3 晶体的形貌
        3.2.4 热稳定性
        3.2.5 荧光性质
        3.2.6 白光LED灯珠的制造和光电参数
    3.3 结论
第四章 纯手性MOFs材料对手性乳酸异构体的对映选择性荧光传感
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验试剂与仪器
        4.1.2 有机配体的合成
        4.1.3 配合物的合成
        4.1.4 配合物的结构测定
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 晶体结构
        4.2.2 手性有机配体与手性MOFs晶体的合成
        4.2.3 手性MOFs晶体的稳定性
        4.2.4 手性分析
        4.2.5 光谱分析
        4.2.6 手性MOFs对有机小分子对映异构体的荧光探测
    4.3 结论
第五章 纯手性MOFs材料作为圆二色传感器对未修饰氨基酸分子的对映选择性识别
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验试剂与仪器
        5.1.2 有机配体的合成
        5.1.3 手性配合物的合成
        5.1.4 配合物的结构测定
        5.1.5 手性HMOF-3的圆二色谱计算及其与氨基酸作用的模拟
        5.1.6 圆二色谱测试
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 晶体结构
        5.2.2 手性有机配体与手性MOFs晶体的合成
        5.2.3 晶体稳定性
        5.2.4 手性MOFs作为圆二色传感器识别D/L-氨基酸
        5.2.5 圆二色谱的计算
    5.3 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
在学期间的研究成果
致谢

(9)用单分子方法研究解旋酶与G4 DNA的作用机理(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 解旋酶
        1.1.1 解旋酶概述
        1.1.2 解旋酶的分类
        1.1.3 解旋酶的性质
        1.1.4 解旋酶的工作模型
    1.2 单分子技术
        1.2.1 单分子概述
        1.2.2 磁镊
        1.2.3 光镊
        1.2.4 单分子荧光
    1.3 G4 DNA及其解旋酶
        1.3.1 G4 DNA及功能
        1.3.2 G4 DNA的物化性质
        1.3.3 G4 DNA解旋酶及进展
        1.3.4 G4研究手段及进展
    1.4 研究目的和意义
第二章 单分子荧光共振能量转移
    2.1 全内反射荧光显微镜
    2.2 单分子荧光共振能量转移原理及进展
        2.2.1 原理简介
        2.2.2 荧光对选择
        2.2.3 技术进展
    2.3 单分子荧光显微镜构建
    2.4 实验步骤
        2.4.1 准备工作
        2.4.2 样品池制备
        2.4.3 实验过程
第三章 Pif1解旋G4以及G4激活下游双链解旋的机理
    引言
    3.1 材料与方法
        3.1.1 材料
        3.1.2 方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 Pif1p催化的G4 DNA往复打开和折叠
        3.2.2 Pif1p往复打开G4受到ATP浓度调节
        3.2.3 Pif1p打开没有尾链的G4
        3.2.4 Pif1p以单体形式打开G4
        3.2.5 Pif1p解旋G4的分子机制
        3.2.6 高浓度Pif1p解旋双链DNA前表现出等待
        3.2.7 G4明显缩短等待时间
        3.2.8 高浓度Pif1p通过二聚化减少等待时间
        3.2.9 富含G序列促进Pif1p解旋下游双链
        3.2.10 G4在复制叉处促进解旋更明显
    3.3 讨论
第四章 BLM解旋酶与G4 DNA相互作用的现象及机理
    引言
    4.1 材料与方法
        4.1.1 材料
        4.1.2 方法
    4.2 结果与分析
        4.2.1 BLM催化G4打开依赖于ATP
        4.2.2 BLM分步阶梯式打开dG4s
        4.2.3 高浓度ATP情况下BLM与dG4s反应的性质
        4.2.4 BLM催化的G4sd解旋
        4.2.5 G4sd的一步降低是BLM结合而不是G4打开
        4.2.6 BLM循环抽动单链DNA及其性质
        4.2.7 重新思考BLM的链转换行为
    4.3 讨论
第五章 WRN解旋酶与DNA相互作用的现象及机理
    引言
    5.1 材料与方法
        5.1.1 材料
        5.1.2 方法
    5.2 结果与分析
        5.2.1 WRN与叉状结构的反应
        5.2.2 WRN沿着单链DNA往复运动
        5.2.3 WRN诱导 5’单链DNA环化
        5.2.4 G4结构调节WRN在不同结构环境中的活性
        5.2.5 G4互补链和额外锚定位点加速解旋的机制
    5.3 讨论
第六章 结论
参考文献
附录
缩略词
致谢
作者简介

(10)石墨烯吸附Fe原子探测碱基分子(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 石墨烯的发现与性质
        1.1.1 石墨烯的发现
        1.1.2 石墨烯的硬度
        1.1.3 石墨烯的导电性
        1.1.4 石墨烯中电子的相互作用
        1.1.5 石墨烯其他性质
    1.2 石墨烯的应用研究
        1.2.1 高频电路的应用
        1.2.2 电池的应用
        1.2.3 传感器的应用
        1.2.4 控制噪音的应用
        1.2.5 隧穿势垒
        1.2.6 其他应用
        1.2.7 石墨烯其他相关研究
    1.3 DNA探测的重要性及研究现状
        1.3.1 DNA探测的重要性
        1.3.2 DNA探测的研究现状
    1.4 本论文研究的意义及主要内容
第二章 模拟计算软件的理论基础
    2.1 引言
    2.2 第一性原理方法
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Hohenberg-Kohn基本定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
        2.3.4 局域密度近似(LDA)
        2.3.5 广义梯度近似(GGA)
    2.4 赝势
    2.5 计算软件简介
        2.5.1 Materials Studio简介
        2.5.2 DMol3模块简介
        2.5.3 CASTEP模块简介
    2.6 本章小结
第三章 石墨烯吸附金属原子的第一性原理研究
    3.1 研究背景简介
    3.2 计算模型和方法
    3.3 吸附结果与讨论
        3.3.1 吸附稳定位置与吸附能
        3.3.2 吸附结构的态密度与磁性
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯吸附Fe原子的第一性原理研究
    4.1 研究背景简介
    4.2 计算模型和方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 稳定的吸附结构
        4.3.2 吸附结构的能带以及态密度
    4.4 本章小结
第五章 石墨烯吸附Fe原子探测四种碱基
    5.1 研究背景简介
    5.2 计算模型和方法
    5.3 计算结果和讨论
        5.3.1 四种碱基稳定的吸附位置
        5.3.2 结构的吸附能及电子差分密度
        5.3.3 结构的磁性质与态密度
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
硕士阶段的科研成果

四、用DNA内在分子电荷来探测DNA(论文参考文献)

  • [1]框架核酸荧光纳米探针的设计及应用[D]. 黄秋灵. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
  • [2]基于电化学传感技术的几种抑郁症标志物及中药组分分析研究[D]. 孙伯禄. 兰州大学, 2020(09)
  • [3]贵金属纳米材料在光学生物传感器中的应用[D]. 田媛媛. 南京邮电大学, 2018(02)
  • [4]利用表面增强拉曼光谱检测无标记DNA分子结构[D]. 李洋. 吉林大学, 2019(11)
  • [5]基于编码纳米粒子显微成像的生物分子灵敏探测方法[D]. 吴振杰. 清华大学, 2019(02)
  • [6]非天然核苷酸的组装及其DNA链的结构性能研究[D]. 王文娟. 山东师范大学, 2018(11)
  • [7]金纳米棒的制备、修饰及其在表面增强拉曼光谱检测中的应用[D]. 周洁. 上海师范大学, 2018(11)
  • [8]镧系、过渡金属功能配合物的构筑及荧光性质、手性传感的研究[D]. 赵彦武. 山西师范大学, 2017(01)
  • [9]用单分子方法研究解旋酶与G4 DNA的作用机理[D]. 武文强. 西北农林科技大学, 2017(10)
  • [10]石墨烯吸附Fe原子探测碱基分子[D]. 胡建芬. 太原理工大学, 2016(08)

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用 DNA 内在分子电荷探测 DNA
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