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分析化学 2014年第5期42卷 629-635页

作者：李霞谭慧李云磊吴朝阳沈国励俞汝勤湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室化学化工学院

利用核酸适体与其靶分子具有高度特异性结合的原理,建立了基于液晶取向改变的以核酸适体为捕获探针用于检测血小板源性生长因子BB(Platelet-derived growth factor BB,PDGF-BB)分子的新型液晶生物传感方法。核酸适体通过戊二醛偶联固定... 详细信息

利用核酸适体与其靶分子具有高度特异性结合的原理,建立了基于液晶取向改变的以核酸适体为捕获探针用于检测血小板源性生长因子BB(Platelet-derived growth factor BB,PDGF-BB)分子的新型液晶生物传感方法。核酸适体通过戊二醛偶联固定在3-氨丙基三乙氧基硅烷/N,N-二甲基-N-十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵[(3-Aminopropyl)trimethoxysilane/N,N-dimethyl-N-octadecyl(3-aminopropyl)trimethoxysilyl chloride,APTES/DMOAP]混合自组装的传感基底表面,当靶分子PDGF-BB存在时,可与核酸适体发生特异性作用结合于传感基底表面,根据生物分子的空间尺寸效应能诱导液晶分子取向发生变化,从而引起光学信号的亮度和色彩发生改变,实现对PDGF-BB的快速检测。本方法具有操作简单、选择型好、灵敏度高的特点,在PDGF-BB浓度为5 nmol/L时仍可观察到明显的光学信号变化。

关键词：核酸适体血小板源性生长因子BB 液晶生物传感自组装膜

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蛋白质与金属离子的液晶生物传感方法研究

蛋白质与金属离子的液晶生物传感方法研究

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作者：李霞湖南大学

学位级别：硕士

液晶（Liquid Crystals, LCs）是一类具有长程有序性以及光学各向异性的物质，其独特的物理化学性质被作为敏感元件用来构建液晶生物传感。液晶生物传感的检测原理主要是基于液晶分子在功能膜表面取向排列发生变化，改变液晶分子对光线... 详细信息

液晶（Liquid Crystals, LCs）是一类具有长程有序性以及光学各向异性的物质，其独特的物理化学性质被作为敏感元件用来构建液晶生物传感。液晶生物传感的检测原理主要是基于液晶分子在功能膜表面取向排列发生变化，改变液晶分子对光线的折射能力，将界面上产生的反应变化信息转换成光学信号的变化，实现对待测物的检测。该传感器无需采用外源性标记物修饰，在自然光下就能进行检测，所呈现的光学信号可用肉眼观察，具有操作简单、响应快速、易于实现微型化和阵列化等特点。本章结合液晶生物传感的优势，在如何提高液晶生物传感响应信号以及实现液晶生物传感对金属离子的检测方面进行了研究和探讨，具体内容及其结果如下：1、利用核酸适体与其靶分子具有高度特异性结合的原理，建立基于液晶取向改变的以核酸适体为捕获探针用于检测血小板源性生长因子BB（Platelet-derived growth factor BB, PDGF-BB）分子的新型液晶生物传感方法。首先是核酸适体通过戊二醛偶联固定在3-氨丙基三乙氧基硅烷/N,N-二甲基-N-十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵（APTES/DMOAP）混合自组装的传感基底表面。当靶分子PDGF-BB存在时，可与核酸适体发生特异性作用结合于传感基底表面，核酸适体的构象也由单通道螺旋结构变为三通道螺旋结构。根据尺寸大的PDGF-BB的空间效应能诱导液晶分子取向发生变化，从而引起光学信号的亮度和色彩发生改变，实现对PDGF-BB的快速检测。该方法具有操作简单、选择性好、灵敏度高等特点，在PDGF-BB浓度为5nmol/L时仍可观察到明显的光学信号变化。2、利用T-Hg2+-T的高亲合力与液晶取向的原理，构建一种新型的以T-Hg2+-T为特异性结合的液晶-水（LC-aqueous）界面生物传感方法检测Hg2+，当Hg2+不存在时，两条核酸探针DNA1和T9（或DNA1与T6）以单链（ssDNA）的形式存在于溶液中，分布在LC-aqueous界面上的SDS会与ssDNA通过疏水作用力结合，降低界面上SDS的浓度，从而扰乱液晶分子的排序，光学图像由黑色区域逐渐转变为彩色亮区。当Hg2+存在时，由于T-Hg2+-T的作用，ssDNA会形成稳定的双链（dsDNA）结构，因此降低了DNA的疏水作用，使得SDS在LC-aqueous界面上的浓度有所增加，二次诱导液晶分子的取向排列发生变化，所观察到的偏光图像由原来的彩色区域恢复成黑色区域。该方法简单、准确、灵敏，在Hg2+浓度为1nmol/L时，仍可观察到明显的光学信号变化。3、基于Ag+的特异性核酸探针作为传感器的识别元件，构建一种非标记以C-Ag+-C为特异性结合作用，在LC-aqueous界面上的液晶生物传感方法检测Ag+。基于SDS中长的烷基链能与液晶（5CB）中的碳链发生相互作用，从而诱导液晶垂直排列的原理，通过C-Ag+-C的特异性结合改变界面的结构，二次诱导液晶的取向排列发生变化。通过观察加入Ag+前后的偏光信号变化，实现对Ag+的检测，检测限可达50nmol/L。

关键词：液晶生物传感取向排列特异性反应核酸适体 T-Hg2+-T C-Ag+-C

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基于液晶的高通量蛋白质光电生物传感器

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液晶与显示 2022年第8期37卷 1104-1110页

作者：郝希晨戴海涛高美妮付宜铠张钰郭子扬张涵邢淳梓王雨涵天津大学理学院天津300355

蛋白质分析是疾病诊断和医学研究中一类重要的方法。本文提出了一种单基底的液晶生物光电传感器,可用于快速检测蛋白质的浓度。该传感器由制备叉指电极的单基底ITO玻璃和垂直定向的液晶层构成,牛血清白蛋白(BSA)分子对液晶定向具有干扰... 详细信息

蛋白质分析是疾病诊断和医学研究中一类重要的方法。本文提出了一种单基底的液晶生物光电传感器,可用于快速检测蛋白质的浓度。该传感器由制备叉指电极的单基底ITO玻璃和垂直定向的液晶层构成,牛血清白蛋白(BSA)分子对液晶定向具有干扰作用,通过不同外加电场作用下偏光显微镜图像的亮度变化可标定BSA的浓度,实现传感的功能。实验发现,外加电场的设置提升了浓度检测的线性度,还提升了检测的上限,其BSA检测范围为10^(-3)~10^(-7) g/mL。通过在单ITO玻璃基底上光刻制备液晶池子阵列,实现了基于单基底液晶传感器进行多通道、高通量蛋白质浓度检测的功能。本文提出的单基底液晶光电生物传感的方法具有电调控、效率高等特性,为研究液晶器件的应用提供了新的技术方案。

关键词：液晶生物传感蛋白质浓度分析单基底器件检测阵列

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铅离子和铀酰离子的液晶及荧光生物传感方法研究

铅离子和铀酰离子的液晶及荧光生物传感方法研究

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作者：李萍湖南大学

学位级别：硕士

液晶(Liquid Crystal, LC)是介于真实固体和各向同性的液体之间的在一定温度范围内呈现的特殊物质形态,因其特殊的物理化学性质和光电特性已被广泛应用在显示技术上。它不仅拥有晶体的双折射性,同时也拥有液体的流动性。液晶生物传感器... 详细信息

液晶(Liquid Crystal, LC)是介于真实固体和各向同性的液体之间的在一定温度范围内呈现的特殊物质形态,因其特殊的物理化学性质和光电特性已被广泛应用在显示技术上。它不仅拥有晶体的双折射性,同时也拥有液体的流动性。液晶生物传感器的检测原理是利用液晶对偏振光的双折射特性,监测目标分子对液晶取向排列转变的影响,从而引发光学响应信号改变的一种新型光学传感器。该类传感器操作简便、响应迅速、不需要精密昂贵的设备,易于实现微型化和阵列化等特点。本文结合液晶生物传感器的优势,利用离子特异性的脱氧核酶(DNAzyme)开展了液晶和荧光生物传感对金属离子的检测研究和探讨,并成功实现了对目标重金属离子的检测,具体内容以及结果如下： (1)利用液晶分子取向变化和脱氧核酶对目标离子具有高度识别能力的原理,构建了一种新型的液晶生物传感器用于铅离子检测。首先在三乙氧基丁醛硅烷(TEA)和N,N-二甲基-N-十八烷基-3-氨丙基三甲基硅烷氯化铵(DMOAP)混合自组装膜修饰的基底表面固定捕获探针,当铅离子存在时,酶链在切割位点切割底物链,释放出切割后的DNA片段与固定在传感基底表面的捕获探针杂交,从而改变组装在基底表面的分子密度,使得液晶分子发生取向转变,导致可观察到的偏光信号发生变化,从而实现对重金属铅离子(Pb2+)的检测。该方法具有灵敏度高、特异性好、成本低等特点,能检测到的Pb2+最低浓度为10nM。 (2)基于DNAzyme能够特异性识别铀酰离子以及液晶分子双折射特性的原理,建立了一种新型的液晶生物传感方法用于铀酰离子检测。首先在混合敏感膜TEA/DMOAP功能化的传感基底表面固定捕获探针,当铀酰离子存在时,酶链会水解底物链,释放出切割产物与固定在基底表面的捕获探针通过Watson-Crick碱基配对而结合后到基底表面,改变液晶分子初始的取向排列,诱导液晶分子重新排列,从而实现对铀酰离子的检测,浓度低至25nM时仍然能观察到偏光信号。 (3)根据DNAzyme在U022+的作用下发生特异性的切割反应,结合荧光染料SYBR Green Ⅰ (SG Ⅰ)嵌入双链DNA能产生强荧光和与单链DNA结合产生微弱荧光的特性以及特异性切割反应前后荧光强度的变化作为输出信号发展了一种新型荧光分析方法用于检测UO22+。该方法的响应信号在U022+浓度为0.1μM至1μM的范围内呈现良好的线性关系,检测限为100nM。

关键词：液晶生物传感脱氧核酶铅离子铀酰离子荧光

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