各種納米材料對聚合酶鏈式反應的優(yōu)化及其機理的研究.pdf

1、聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一種在體外模擬體內DNA復制的核酸擴增技術。該技術是目前最常用、也最重要的分子生物學技術之一。然而,一些瓶頸問題限制了PCR技術的進一步發(fā)展,如復雜背景下產(chǎn)物特異性的問題、擴增效率的問題等。鑒于現(xiàn)有的優(yōu)化劑的單效性及副作用,需由新的技術理論和途徑尋找可改進PCR技術的物質。納米材料是一類具有特殊性能的、尺度為納米級的新型超細材料。納米材料的概念形成于80年代中

2、期,由于納米材料會表現(xiàn)出特異的光、電、磁、熱、力學、機械等性能,逐漸成為世界各國研究開發(fā)的重點,在信息存儲、催化、光吸收、發(fā)光、醫(yī)藥等領域展示了廣泛的應用前景。能否利用納米結構催化或調控PCR反應是一個值得嘗試的選擇。
　　 本研究組在前期研究中發(fā)現(xiàn),納米金顆粒參與的PCR(Nano-particlePCR,NP-PCR)能夠顯著提高產(chǎn)物特異性等PCR的關鍵指標,納米材料是否均具有調控PCR過程的作用是個值得探討的問題?；谶@點

3、考慮,本論文以再擴增體系和大鼠Thy-1基因體系為篩選平臺,對多種納米材料的優(yōu)化作用進行了評估。
　　 研究結果表明:1)納米材料對PCR過程的調控具有普遍性,但隨物質不同,調控能力有所差異。如金屬單質納米材料、金屬氧化物納米材料、非金屬單質納米材料、非金屬氧化物納米材料及樹枝狀聚合物(dendrimer)對PCR反應均有很好的優(yōu)化作用,其中納米碳粉和表面50％乙?；牡谖宕鷺渲罹酆衔飪?yōu)化效果尤其顯著。2)納米材料對PCR的調

4、控作用主要是通過與生物分子之間相互作用實現(xiàn)的。在PCR環(huán)境中,采用目測膠體溶液顏色變化、PCR擴增、紫外吸收變化和PCS測量粒徑變化等方法研究了納米材料和PCR各組分的作用。并且分別研究了硬性納米材料(納米金、納米碳粉、納米二氧化鈦等)和軟性納米材料(樹枝狀聚合物)可能的作用,提出了兩種假設。硬性納米材料更傾向于與DNA聚合酶的靜電相互作用,我們認為這可以對PCR反應體系中參與擴增的酶的用量進行調節(jié),從而實現(xiàn)對PCR非特異性擴增的優(yōu)化。