文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
氧化硅/Fe<,3>O<,4>复合微球对DNA的吸附和脱附性能的研究
姓名:钱敏
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:古宏晨
20100101
摘要

氧化硅/Fe3O4 复合微球对 DNA 的吸附和脱附性能的研究
摘要
核酸分离纯化是分子生物学和现代医学研究中的重要步骤。近年来,
包硅磁珠吸附法成为其中一种广受关注的分离纯化方法。包硅磁珠吸附
法的分离过程包括吸附、洗涤、脱附三个步骤。因此,在核酸分离纯化
的过程中,研究固相载体吸附和脱附的性能就显得尤为重要。
本文首先进行了氧化硅微球对 DNA 的吸附和脱附性能检测的方法
学研究。通过比较“折算法”和“参比法”这两种不同的计测方法,分别绘制
了氧化硅对鲑鱼精 DNA 的吸附等温线。通过比较发现 DNA 在溶液中受
Na+浓度变化的影响,构象随之发生转变,使得紫外分光光度计检测高浓
度的 DNA 水溶液时出现测量值比真实值低的现象,从而使“折算法”下的
吸附等温线出现异常。而“参比法”可以有效的避免这一问题,是一种更
加直接、简便的计测方法。这种计测方法的确定为后续氧化硅/Fe3O4 复合
微球对 DNA 的吸附规律的研究奠定了方法学基础。
其次,通过溶胶凝胶法制备了九种不同包硅厚度的氧化硅/Fe3O4 复合
微球。系统的研究了这九种微球对鲑鱼精 DNA 的吸附和脱附性能,一方
面比较了它们的饱和吸附量,单位吸附量的上升速率,另一方面也比较
了各种微球的脱附率。这九种氧化硅/Fe3O4 复合微球随着 TEOS 用量的减
少,包硅厚度逐渐减少。在较低的包敷量下,氧化硅层不再形成连续的
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膜层,而是成簇的突起形成空隙结构。这种微球对短链的鲑鱼精 DNA 的
饱和吸附量也最高。这个发现为优化氧化硅/Fe3O4 复合微球的结构与表面
设计提供了指导。
再者,研究了两种不同的介孔氧化硅/Fe3O4 复合微球的表面形貌,以
及它们对鲑鱼精 DNA 的吸附和脱附规律。通过介孔氧化硅/Fe3O4 复合微
球与鲑鱼精 DNA 的吸附/脱附实验条件的优化,我们研究了介孔微球的
吸附机制。再通过比较这两种微球的饱和吸附量和单位吸附量的上升速
率,我们得知,介孔氧化硅/Fe3O4 复合微球对鲑鱼精 DNA 的吸附性能与
材料的孔容、孔径、比表面积有很大的关系。
最后,系统的研究了这两类氧化硅/Fe3O4 复合微球对不同链长 DNA
的吸附性能。一方面,对比了同一系列中各种氧化硅/Fe3O4 复合微球对特
定链长的 DNA (鲑鱼精 DNA、小牛胸腺 DNA、λ-DNA)的饱和吸附量;
另一方面,比较了同种微球对不同链长 DNA 的吸附能力。通过这两方面
的比较,结合微球的表面形貌和 DNA 的链长结构,提出了这两类氧化硅
/Fe3O4 复合微球对不同链长 DNA 的不同吸附模型。
本论文的研究为设计用于 DNA 分离纯化的氧化硅/Fe3O4 复合微球的
结构和表面形貌提供指导,同时也为介孔氧化硅/Fe3O4 复合微球的系统研
究奠定了基础。

关键词:吸附,脱附,氧化硅/Fe3O4 复合微球,DNA,氧化硅,磁珠
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摘要

Study on DNA Adsorption and Desorption to
Silica/posite Nanospheres

ABSTRACT
Nucleic acid separation and purification is one of the most important
steps of molecular biology and modern medical research. In recent years,
ite-SiO2 Beads Adsorption Method became a popular separation and
purification method which includes three steps, adsorption, washing and
desorption. Thus, in nucleic acid separation and purification process, the
study of solid-phase adsorption and desorption performance is extremely
important.
The methodology of DNA adsorption and de