基于有机合成和核酸化学的生物医学检测体系研究

【摘要】DNA检测在现代生物医学中正在发挥越来越重要的作用。高选择性、高灵敏度的DNA检测体系在分子诊断、环境监测、疾病控制等方面都有应用。现有检测技术往往应用生物、有机、纳米技术,将DNA序列信息转化为各种可读的信号。近年来本领域的研究尽管取得了巨大成就,但具有高选择性和高灵敏度,简易便携,容易操作的DNA检测方法仍然有待开发。本论文报道了一种基于水蒸气冷凝的DNA检测方法。这种检测方法依赖于在目标DNA存在的情况下,通过核酸扩增,表面亲水程度发生改变,导致表面凝结出现水滴后表面形态发生变化,从而影响光线的漫反射／散射,形成肉眼可见的信号。实验证实这种方法灵敏度高,可以检测1微升溶液中600个目标DNA分子；选择性好,能够区分6种单一碱基错配的目标DNA；且能够进行多重检测。这种方法通过点样方法制备DNA芯片,不需要标记分子,适用于集成化,模块化检测技术。本检测技术理论上可以拓展应于其他生物分子的检测。论文报道了一种通过生物酶将合成的人工修饰核苷酸引入DNA序列的方法。利用DNA聚合酶对脱氧脲苷三磷酸的5位修饰具有相对的容忍性,我们设计了一种含有2-溴异丁酰基团的脲嘧啶脱氧核苷类似物。以市售的(+)-5-碘-2’-脱氧脲苷为起始原料,通过5步合成反应成功得到目标产物,产物通过1H-NMR,13C-NMR,31P-NMR,元素分析,电喷雾质谱和高分辨质谱表征。进一步通过三种特殊设计的引物延伸实验证明该化合物能够被四种DNA聚合酶作为底物识别利用,从而将人工合成的核苷酸引入DNA序列中。设计的实验避免采用常规放射自显影的方法。论文还报道了一些DNA检测相关技术。将上述合成的分子以滚换扩增的方式引入至DNA序列中后,通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方式进行DNA检测；报道了在单一温度下一步合成掺杂型或合金型量子点的方法；还报道了一种在单一温度下进行的连接酶链反应(LCR),将其与滚换扩增的DNA检测方法相结合,可以检测出1微升溶液中的600个目标DNA分子。
【作者】刘永辉；
【导师】朱进；
【作者基本信息】南京大学，高分子化学与物理，2013，博士
【关键词】DNA；引物延伸实验；检测设备；学位论文；滚环扩增；聚合酶；量子点；金纳米粒子；ATRP；纳米技术；

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