基于鈀膜的電化學pH調(diào)控新方法及電化學驅(qū)動DNA酸-堿PCR的前期研究.pdf

1、pH是日常生活和生產(chǎn)、化學和生物體系中廣泛涉及的參數(shù)之一。溶液環(huán)境的pH值控制著許多的化學和生命過程。分子機械性能的改變，納米粒子及高聚電解質(zhì)靜電組裝，分子表面自組裝等都與pH密切相關(guān)；在生命科學領(lǐng)域中，作為生物活性催化劑的酶，只有在各自的最適pH下才能表現(xiàn)出較高的催化活性；作為日常生物生命反應場所的體液環(huán)境與細胞內(nèi)環(huán)境，其pH值也有非常嚴格的控制；而作為生命遺傳信息載體的DNA，其構(gòu)型構(gòu)象變化、基因表達等都受其環(huán)境pH值的影響。因此，

2、長期以來，科學家們對建立和發(fā)展pH值的檢測與調(diào)控方法投注了極大的熱情和努力。然而，現(xiàn)有文獻報道的各種pH調(diào)控方法都存在各自的不足之處，缺少一種不引起溶液總體積改變，不引入副反應雜離子、快速且大幅度調(diào)控溶液pH值的pH調(diào)控方法。
　　 基于此，本課題組王永春師兄的博士論文首先提出了一種基于透氫導電薄膜與雙室串聯(lián)電解池構(gòu)型的原位電化學pH調(diào)控方法，并進行了大量的前期實驗。該方法特別適用于需實時改變?nèi)芤簆H值的各種研究與應用。本論文的

3、重點在于：共同完善基于該原理的電化學pH調(diào)控的實驗平臺，具體實現(xiàn)電化學pH調(diào)控并應用于DNA酸堿變性復性的初步研究；同時，進一步完善串聯(lián)雙室電解池，減小溶液層厚度以減輕擴散對傳質(zhì)的影響，并使其滿足與其他諸如熒光光譜等對生物樣品損害較小的檢測技術(shù)聯(lián)用；最后，初步嘗試基于電化學驅(qū)動下DNA酸-堿變性-復性過程的聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction， PCR)研究。具體內(nèi)容如下：
　　 (1)完善了基于透

4、氫導電薄膜與雙室串聯(lián)電解池構(gòu)型的原位電化學pH調(diào)控方法的實驗平臺，摸索條件，使其能構(gòu)實現(xiàn)在短時間內(nèi)快速、實時、大范圍和循環(huán)調(diào)變?nèi)芤簶悠穚H值。從近中性pH值開始，pH調(diào)控范圍可達±4～5個單位。
　　 (2)建立了電化學pH調(diào)控-UV光譜檢測聯(lián)用平臺，并將該平臺應用到DNA酸-堿變性-復性過程的研究。研究表明，溶液pH值在5.4～11.4范圍內(nèi)的原位周期性調(diào)節(jié)可驅(qū)動290bp DNA的酸-堿變性-復性過程，紫外吸收光譜在260n

5、m的特征吸收峰發(fā)生相應的周期性漲落。
　　 (3)在以上的基礎上，構(gòu)建了立式串聯(lián)雙室電解池，以實現(xiàn)在不引入外界強制對流措施的情況下，減小工作室溶液pH達到均一狀態(tài)所用時間，并且該構(gòu)型將有可能應用于與熒光光譜檢測技術(shù)聯(lián)用。
　　 (4)在所建立的電化學pH循環(huán)調(diào)控方法及DNA酸-堿變性-復性的基礎上，為嘗試電化學酸-堿PCR的設想進行了Taq酶的堿耐受性及電化學耐受性實驗。研究結(jié)果表明，Taq酶可經(jīng)受11.5的堿性環(huán)境；而