基于无机纳米材料的光电传感器的构建及其在lncRNA检测中的应用

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长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类新的调节性RNA,其长度超过200个核苷酸,几乎没有蛋白编码能力,它们通过各种机制(例如表观遗传途径,染色质修饰,与DNA、RNA或蛋白质的直接相互作用)参与基因沉默或激活的生物学过程。有研究者不断发现新颖的lncRNAs作为癌症(如:结直肠癌、乳腺癌和胃癌等)发病机制中的抑癌基因或致癌基因。LncRNA的过表达和低表达都可能与癌症的发生与发展有着密切的关联。所以,lncRNA有潜力作为肿瘤检测的生物标志物。但是,目前所报道的检测lncRNA的方法比较少,因此开发一种灵敏度高、准确性高、成本低并且操作简单的lncRNA的检测方法是非常必要的。当光电材料受到光的激发时会产生并传输电子,从而使光信号转换为电信号。由于激发信号和检测信号是不同类型的信号,可以有效地减少背景信号对检测的干扰,从而提高检测方法的灵敏度。基于光电材料构建的光电化学(PEC)传感器具有灵敏度高、背景信号低、易于小型化、低成本和操作简单等一些独特的优势,在生物分析领域中得到了广泛的关注。电极表面所修饰的光电材料的光电活性对光电传感器性能的影响是至关重要的,常见的光电材料有:无机半导体材料、有机半导体材料、以及各种复合材料。对于单一材料而言,电子-空穴之间较高的重组率导致光电转换效率低,而具有两种不同光电活性的材料的偶联可以促进电荷分离,从而提高光电转换效率。基于此,我们构建了以复合材料为光电转换材料的光电化学传感器,用来检测与结直肠癌相关的lncRNA。论文的研究内容如下:第一章为绪论,首先介绍了lncRNA的重要意义;随后介绍了常用的核酸检测方法和Inc RNA检测方法的研究现状;最后,对与本文相关的光电化学传感器进行了重点介绍,包括光电传感器的工作机理和光电化学传感器的分类及应用。第二章构建了以Mo:Bi VO4为光电转换材料的光电化学传感器,用于分别检测3种与结直肠癌相关的lncRNA(L1,UCA1和AF079515)。首先,本工作首先成功地制备了Mo:Bi VO4,并对Mo:Bi VO4进行形貌、晶型、光学性质以及光电性能表征,随之,分别在沉积有Mo:Bi VO4电极上修饰上探针-L1,探针-UCA1和探针-AF079515,通过碱基互补配对原则探针可以成功地捕获到相应的Inc RNA,因为Inc RNA的绝缘性,我们根据光电流强度对lncRNA进行定量分析。此传感器分别检测了三种与结直肠癌相关的lncRNA,提高了肿瘤检测的准确性。此外,此传感器还具有灵敏度高、稳定性好、成本低和易操作的优点。第三章为用于光电化学传感器材料1D/2D Cd S-Ti3C2Tx Mxene复合材料的制备,首先,我们分别制备了一维的Cd S纳米线和Ti3C2Tx纳米片并进行了Zeta电势、形貌、晶型等表征来证明材料已经被成功制备;随后我们制备了Cd S纳米线和Ti3C2Tx复合材料并对其进行了形貌、晶型、以及光学性质分析,来证明复合材料被成功合成,最后我们对它的光电性进行了测试。
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