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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑基于功能作用纳米材料的传感器设计及在医学中的价值 第一章绪论 诊断是全体疾病有效治疗根本程序，因此把重点放在诊断工具上是分外必要的。虽然在治疗或预防方面的才能提高是抑制疾病分外重要的因素，然而没有切实和实时的诊断可能会危及生命。 对于常规的临床诊断方面，免疫诊断被广泛使用，在酶联免疫吸附试验（ELISA）仍是生理样品中的蛋白质检测的是金标准检。酶联免疫吸附原理一向在扩展和调整，以提高其性能。然而，该技术具有固有的局限性，如需要大量洗涤步骤，这严重限制了速度。目前已经有好多科研工作集中在开发定量侧向滚动装置上，如那些用于妊娠试验和现场的快速测试装置，它们与EL
2、ISA相比切实缩短了时间。但是， 一般这样的设备可以与 ELISA 法比，在检测限方面没有竞争力。聚合酶链回响（PCR）,分外优秀的核酸检测方法，但是这个过程是繁杂的，需要例如扩增步骤，通常并不适合快速诊断。.其次章 基于 DNA 纳米布局的分子规律门用于 RNA 分子诊断2.1 引言DNA Origami 是有 200 多条 DNA 短链和一条病毒 DNA 根据碱基互补配对原理杂交而成的纳米布局12。DNA Origami的外观是可定位的，可用于修饰多种分子和配体13，譬如核酸，抗体14，激素，生物标记物15等等。它也可以用于高效和可定位的药物运输和释放14, 16。DNA Origami
3、的潜在应用价值已经吸引了各个领域的兴趣，包括纳米光学17和生物医学研究。这里我们尝试在 DNA Origami 上设计一种规律门，分析两种疾病标记物来综合诊断疾病状态。之前的临床研究说明一种疾病经常跟多个基因标记物有关，他们的规律状态关系经常表现出不同的疾病状态18。更加是各种疾病的 MicroRNA 表达图谱也说明相对于正常细胞而言，疾病细胞的 mcroRNA 表达图谱存在多种状态，而不同状态那么代表了不同的疾病状态19-21。我们选择了心力衰竭的两个生物标记物，miroRNA-21（miR-21）22和microRNA-195（miR-195）23作为规律门的输入信号。我们设计的规律门包含
4、了两个片面，分别是计算模块和输出模块。计算模块可以接收输入信号并分析输入信号，而输出模块那么可以根据不同的计算结果显示出不同的符号。两种模块由一种传导 DNA 介导，它可以将信号从计算模块传到输出模块。DNA Origami 的输出结果可以使用原子里显微镜查看到。2.2 测验片面长方形的DNA Origami纳米布局是根据Rothemud方法合成。概括方法是，M13mp18 DNA 与 200 多条 DNA 短链按 1：5 的比例混合(5 nM M13mp18 DNA, 25 nM 的短链DNA 溶于 1TAE，Mg2+（Tris, 40 mM; 乙酸,20 mM; EDTA，2mM; 乙酸镁
5、,12.5 mM; pH8.0）的缓冲液里。Bloc DNA（终浓度:200nM）在退火之前参与溶液里。然后混合物在PCR仪里从95缓慢降到19C（每分钟降0.1C）。退火之后，YES gate DNA 或者 AND gate DNA（500 nM）与 gate stable 在 35C杂交 30 min。结果，将混合物用100超滤管超滤(3000g, 10 min，4 times)，每次使用1 TAE/Mg2+清洗。每次会回收大约 40 L 2.5 nM的DNA Origami。第三章基于金-银双金属纳米布局的 SERS探针用于 DNA多元检测. 733.1 前言. 733.2 测验片面.
6、74第四章基于石墨烯的纳米探针用于光学生物传感器平台. 874.1 前言. 874.2 测验片面.88第五章总结与展望. 101第四章基于石墨烯的纳米探针用于光学生物传感器平台4.1 前言癌症早期诊断对于癌症治疗分外重要，对全世界科学家来说依旧弥漫挑战17。生物蛋白标记物的切实诊断在癌症早期诊断分外关键，同时也分外困难，由于在癌症早期病人血液里只要极少量的蛋白标记物18-20。通常处境下，传统的方法如酶联免疫吸附测验(ELISA),放射免疫测验（RIA），荧光免疫测验（FIA）被用于检测这些癌症标记物。然而，这些技术并不能得志更高的检测灵敏度，由于癌症早期诊断变得越来越重要21, 22。最近在
7、纳米扩增技术方面有很大进展，然而这些技术大多数都面临好多问题如繁杂的组装过程，生物功能化纳米材料的不稳定性23-25。例如，为了在纳米材料外观有效固定酶分子，首先需要繁杂和繁琐的程序修饰基底外观26, 27。零维纳米材料如纳米金由于有限的外观不能有效得志基于纳米材料的信号扩增,更加是当酶或者生物大分子如免疫球蛋白需要共组装到一个纳米颗粒上时28-31。4.2 测验片面200L GO(0.5mg/ml)与不同浓度的 HRP 混合于 PB buffer(50mM, pH 7.0)里，混合物在Eppendorf 里以300rpm室温振荡 4h。孵育后，混合物在 10,000rpm下离心，除去上清液，
8、再参与新的buffer。一般需要经过5次离心洗涤可以将多余的HRP 洗去。上清液经过回收并使用BCA 测验举行蛋白定量。吸附在 GO 上的酶数量可以测量与GO混合前后的吸光度来计算。为了制备基于GO的探针(anti-IgG-GO-HRP)，200L GO(0.5mg/ml)与不同浓度的 HRP 和 anti-IgG 混合于0.1M PBS，混合物在 Eppendorf 上以 300rpm 室温振荡 10h。然后，参与50L 5% BSA溶液封闭GO 1h。孵育之后，混合物以 10,000 rpm离心，除去上清液。结果的沉淀物重悬于500L 0.1M PBS，并放置4C以备用。. 第五章总结与展
9、望 本论文将功能化纳米材料与 DNA 纳米技术相结合，制备了SERS 探针，石墨烯，DNA Origami的生物传感器，实现对多种生物分子的高灵敏检测和多元分析。主要内容如下： 1. 基于 DNA Origami 的规律门设计及在 RNA 诊断中的应用 以DNA Origami 为构架，设计了用于分析 microRNA 的规律门。规律门有三个组成片面：输入模块，计算模块和输出模块。输入模块将 microRNA 作为输入信号，计算模块分析输入信号并将结果传递给输出模块，输出模块将计算结果显示出来。使用原子力显微镜实现了对规律门计算结果和 microRNA 诊断结果的可视化查看。2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。另外，这种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。3基于氧化石墨烯的纳米探针制备及用于癌症标志物 AFP 的检测。. 6
