传感器设计论文提纲

论文题目：基于纳米金的比色生物传感器的设计及检测核酸和细菌的研究

摘要：在科学研究中,金纳米（gold nanoparticles,Au NPs）作为一种非常有潜力的功能性纳米材料以其独特的物理和光学特性引起人们极大的兴趣。在过去的几十年里,Au NPs已经被广泛地应用于医学诊断和传感器开发等工作中。研究者开发了大量基于Au NPs的检测方法,并对其进行了综述。其中大多数是该领域发展的阶段性总结,例如:Au NPs的合成方法、Au NPs的表面功能化、Au NPs用于检测不同的目标物、Au NPs与其他生物技术的联用等等。然而,很少有文章讨论并总结基于Au NPs的比色生物传感器的设计策略。因此,本论文对基于Au NPs的核酸比色生物传感器的设计策略进行了全面的概述,并使用本文所总结的方法成功构建了低p H条件辅助的基于Au NPs的比色生物传感器,用于核酸和细菌的分析检测。本论文的工作从以下三个方面进行阐述:（1）在第二章中,作者查阅了近30年的有关用于核酸检测的基于Au NPs的比色传感研究,充分调研了基于Au NPs比色传感方法的发展史,对所查阅的传感方法进行了分类梳理并深刻总结。对于每一类Au NPs比色分析方法,我们都指出了其优势与局限性,并在本章最后给出了该领域5方面的发展趋势。本章节内容旨在为研究人员提供一份基于Au NPs分析方法的策略设计指南以供参考,从而激发各个相关领域里研究者们的新思路,提高传感器的设计效率。（2）第三章的工作是对第二章所概述的以杂交链反应HCR（hybridization chain reaction）为信号放大策略的基于Au NPs生物传感器设计指南的创新性应用。第二章介绍了低p H条件可以被用于制备DNA功能化的Au NPs。而对于基于Au NPs比色生物传感器的开发,我们则通过利用低p H条件为传感器提供检测环境,通过poly A嵌段对杂交链反应进行修改,成功地完成了DNA目标物的分析检测。结果表明,该方法在核酸浓度为0.05到0.80 n M范围内具有较好的线性关系,实际检测限可达47.3p M。（3）为了将第三章所开发的传感方法用于更多的检测目标物上,在第四章的工作中,我们设计了一种适配体核酸反应。所挑选的适配体可以和鼠伤寒沙门氏菌发生特异性结合,从而巧妙地把细菌和核酸反应联系到一起。通过对影响传感器的各个参数的优化,本工作实现了对鼠伤寒沙门氏菌的高灵敏度和高特异性检测。该方法的实际检出限可达2.42×10~2 CFU/m L,在10~3 CFU/m L到10~9 CFU/m L的范围内呈现较好的线性关系。通过改变适配体的核酸序列,该方法有望被用于其他生物样品的检测,如:重金属、癌细胞、蛋白质等。

关键词：纳米金;比色生物传感器;设计策略;核酸检测;细菌检测

学科专业：分析化学

摘要

ABSTRACT

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 纳米金概述

1.2 比色传感器的显色方式

1.3 核酸信号放大策略

1.4 酶与比色生物传感器

1.5 适配体技术

1.6 本论文立题依据及主要研究内容

1.6.1 本论文立题依据

1.6.2 本论文主要研究内容

第二章 基于AuNPs的核酸比色生物传感器的设计策略

2.1 引言

2.2 基于AuNPs的两种比色方案

2.2.1 功能化AuNPs的交联比色法CCDA

2.2.2 未修饰AuNPs的盐诱导团聚比色法SICUA

2.3 基于链置换放大反应的AuNPs比色法

2.3.1 杂交链反应辅助的AuNPs比色法

2.3.2 催化发夹组装反应辅助的AuNPs比色法

2.3.3 DNA分子机器辅助的AuNPs比色法

2.3.4 其他链置换反应辅助的AuNPs比色法

2.4 基于酶的AuNPs比色法

2.4.1 内切酶辅助的AuNPs比色法

2.4.2 外切酶III辅助的AuNPs比色法

2.4.3 滚环扩增反应辅助的AuNPs比色法

2.4.4 其他酶辅助的AuNPs比色法

2.5 基于纳米材料的AuNPs比色法

2.5.1 磁性纳米颗粒辅助的AuNPs比色法

2.5.2 氧化石墨烯辅助的AuNPs比色法

2.5.3 银辅助的AuNPs比色法

2.6 总结与展望

第三章 低pH条件下基于杂交链反应的AuNPs比色生物传感器检测核酸的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 材料与仪器

3.2.2 AuNPs的合成

3.2.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳

3.2.4 DNA序列的检测

3.3 结果与讨论

3.3.1 实验原理

3.3.2 可行性分析

3.3.3 条件优化

3.3.4 特异性

3.3.5 灵敏度

3.3.6 重现性

3.4 本章小结

第四章 低pH条件下基于适配体技术的AuNPs比色生物传感器检测病原菌的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 材料与仪器

4.2.2 细菌菌株的培养

4.2.3 细菌菌株的计数

4.2.4 细菌检测

4.3 结果与讨论

4.3.1 实验原理

4.3.2 细菌菌落计数结果

4.3.3 可行性分析

4.3.4 条件优化

4.3.5 特异性

4.3.6 灵敏度

4.4 本章小结

全文总结与展望

参考文献

致谢