| 题名 | 用于DNA 损伤检测的光电化学传感器阵列的研究 |
| 作者 | 刘阳 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郭良宏 |
| 其他题名 | Photoelectrochemical biosensor array for DNA damage detection |
| 学位专业 | 分析化学 |
| 中文摘要 | 随着人类科技的进步，大量污染物和人工合成材料不断进入我们的生活，针对这些物质可能存在的基因毒性还缺乏高效的筛查工具。本文针对这个问题提出了自己的研究思路，即建立一种高通量的光电化学传感器阵列，并将此阵列应用于DNA 损伤的体外检测。 首先，以具有96 个电极对的阵列电极塑料基板作为基底，在丝网印刷的碳电极表面修饰一层纳米二氧化锡半导体材料；其次，利用正电聚合物PDDA 将DNA 静电组装到电极的表面；最后，加入DNA 嵌入剂作为信号分子。当出现DNA 损伤之后，嵌入的信号分子Ru(bpy)2(dppz)2+会减少，从而导致光电信号的下降。此阵列的优势在于可以极大的提高检测效率并节约劳动力成本，一块阵列板上可以实现96 个样品的快速检测。在此文中，主要针对DNA 光电化学传感器阵列的建立和其在DNA 损伤的检测方面的应用进行了研究。传统光电化学电极的制备都是在导电玻璃电极这种脆性材料上建立的，而玻璃材料不利于进行工业化大规模生产。因此，在柔性基底上建立光电传感器具有独特的优势和意义。但是，传统的半导体电极制备过程需要高温煅烧技术来实现电极性能的优化，这一特点极大地妨碍光电化学电极在柔性基底上的制备。因此本文对实验中可能存在的基底制备问题进行了探讨，其中发现，针对我们的纳米二氧化锡光电检测体系来说，在温度为150℃时获得了最好的信号响应。通过对于PDDA 和DNA 浓度的优化，我们选择了32mg/mL 的PDDA 和2mg/mL 的DNA 作为了检测损伤时的浓度。从电极的表征结果中，可以发现电极在不同温度下的表面形态存在明显差别，在较低温度时表面粗糙而多孔；在较高温度时，则致密而光滑。通过对于以上的研究，我们建立了这种光电化学传感器阵列，完成一块阵列地自动检测仅仅需要25 分钟，极大地提高了检测的效率。 利用上述建立的光电化学传感器阵列，我们对DNA 的损伤进行了检测。我们首先选择了四氟苯醌（TFBQ）和四氟苯醌/双氧水（TFBQ/H2O2）的两种体系为模型对DNA 进行了损伤检测。TFBQ 是一种DNA 加合损伤物质，当它与DNA 发生加合损伤之后，由于空间位阻的原因嵌入DNA 的信号分子数量就会减少，从而出现光电流的下降。TFBQ/ H2O2的损伤既有加合损伤，也有氧化损伤。因为TFBQ 会与H2O2 反应，生成羟基自由基（HO•）对DNA 链进行损伤，所以此损伤效应为两者的加和，也就导致光电信号出现了更明显的下降。除此之外，我们还检测了氧化苯乙烯与Fenton 反应造成的DNA 损伤。 利用这种传感器阵列，我们还进行了环境样品的检测。样品中含有多环芳烃类物质，据报道此类物质是致癌物并能作用于DNA 而产生基因毒性。但是我们的检测结果未发现明显的基因毒性，我们分析可能是水体中的污染物本身的DNA 损伤活性不高而且浓度太低等缘故。针对这依情况，我们考虑通过加入细胞色素P450 酶来对上述体中的污染物进行代谢，检测代谢后物种的DNA 损伤能力，此部分实验还在进行研究之中。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2011-08-26 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/714]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘阳. 用于DNA 损伤检测的光电化学传感器阵列的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
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