文档介绍：密级: 学校代码:10075
分类号: 学号:20101093
理学硕士学位论文
基于氧化石墨烯的
microRNA 荧光传感器研究
学位申请人: 李晓利
指导教师: 王愈聪副教授
刘成辉副教授
学位类别: 理学硕士
学科专业: 分析化学
授予单位: 河北大学
答辩日期: 二○一三年六月
Classified Index: CODE: 10075
.: NO: 20101093
A Dissertation for the Degree of
Graphene oxide-based fluorescent
biosensor for the detection of microRNA
Candidate: Li Xiaoli
Supervisor: Wang Yucong, Liu Chenghui
Academic Degree Applied for: Master’s Degree
Specialty: Analytical Chemistry
University: Hebei University
Date of Oral Examination: June, 2013
摘要
摘要
MicroRNA(miRNA)是一类长约 19 至 25 个核苷酸的非编码小分子 RNA,它在个
体生物发育分化等生命活动中有着重要调节作用,并且 miRNA 的表达与癌症等重大疾
病的发病密切相关,因此实现 miRNA 的灵敏检测具有重要的意义。有研究表明,氧化
石墨烯(GO)能够高效猝灭多种染料的荧光,并且具有优良的生物相容性、高吸附能
力等优点,因此将 GO 作为荧光的猝灭基团,构建基于 GO 与染料(或染料标记的生物
分子)之间的能量共振转移体系,已经成为荧光生物传感器领域的研究热点。
本论文以荧光素(FAM)标记的单链 DNA(FAM-DNA)作为核酸探针,加入 GO 后,
由于 FAM-DNA 探针与 GO 之间存在较强的π-π堆积效应,因此 FAM-DNA 探针会迅速
的吸附到 GO 的表面,FAM-DNA 探针的荧光素基团与 GO 发生能量共振转移,导致
FAM-DNA 探针的荧光信号被完全猝灭;然而,加入目标分子 miRNA 时,FAM-DNA
探针和目标分子通过碱基配对原则杂交形成稳定的双链结构,当 GO 存在时,由于双链
核酸分子自身的双螺旋刚性结构,其与 GO 的结合能力显著降低,不会被吸附在 GO 表
面,从而可保持其荧光信号。荧光信号的强弱与体系中 miRNA 的浓度成正比,从而实
现了 miRNA 的定量检测。
在此基础上,我们利用酶切放大机制来进一步提高该方法对 miRNA 检测的灵敏度。
我们引入一种特异性双链核酸酶(DSN),DSN 能够特异性切割完全匹配的 DNA 双链
或者 RNA 与 DNA 完全匹配杂交双链中的 DNA,对单链的 DNA 或者 RNA 无任何作用。
在上述实验原理基础上,当目标分子 miRNA 与 FAM-DNA 探针杂交形成稳定的双链结
构时,加入 DSN 酶,DSN 酶切割杂交双链结构中的 FAM-DNA 探针,切碎后的荧光基
团不能被 GO 吸附,同时目标分子 miRNA 被释放出来,再次与其它的 FAM-DNA 探针
杂交,DSN 酶再切割 FAM-DNA 探针,如此循环反复进行,实现了一个目标分子与多
个 FAM-DNA 探针循环杂交、切割,大量的荧光基团被释放出来,体系的荧光信号被显
著放大,通过检测体系荧光信号的变化,实现了对 miRNA 的高灵敏度检测。该方法实
验原理简单,背景干扰小,操作快速简单,可检测到低至 60pM 的目标分子 miRNA。
关键词氧化石墨烯生物传感器酶切放大反应 MicroRNA
I
Abstract
Abstract
MicroRNA (miRNA) is a class of non-coding small RNA,which includes about 19-25
nucleotides, and plays vital regulatory role in the life activities of ic biological
differentiation. The abnormal expression is closely related to the development of to cancer
and other