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1. 研究目的与意义(文献综述)
生物大分子在液-固界面的动态行为研究有十分重要的意义。例如在生物芯片、生物传感器、单分子成像研究中,dna 等生物分子在基底的非特异性吸附会影响其检测准确度;在分离体系中,生物分子分离效果的好坏也取决于生物分子与液-固界面的吸附程度。生命的基本过程取决于细胞内许多不同分子与同类分子之间的协调作用,要想了解生命的基本过程,必须在单分子水平上了解物质之间的相互作用以及生命的过程。单分子检测(single molecule detection,smd)可以在单分子水平上对生物分子的构象变化、动力学、分子之间相互作用以及对单个分子的操纵进行研究。经过四十多年的发展,smd以其高灵敏度、高时间分辨率、高空间分辨率、高通量的检测优势,迅速成为细胞生物学、药理学等领域的研究热点。
利用单分子检测技术研究dna在液-固界面的吸附、解吸附的详细动力学过程,对于研究生物传感器的设计、色谱和毛细管电泳过程中的基底选择等方向有重要意义。
在一个包含完全相同的个体的系综,当测量时间足够长时,系综测量和单分子测量结果相同。但是在非均相体系,个体轨迹平均不等于系综平均;即使是在均相体系,测量时间也可能小于涨落时间,造成系综测量和单分子测量结果不等。与系综测量相比,smd拥有以下优点:
2. 研究的基本内容与方案
本文就利用单分子荧光技术研究dna与玻璃、石英表面、纳米薄膜表面、细胞膜等表界面的相互作用作一综述,主要从荧光原理及其在dna检测中的应用、单分子荧光检测的方法和dna在固-液界面的单分子成像等方面进行研究并探讨单分子荧光技术更为广阔的应用前景。研究成果将以综述的形式呈现。
目前较为常用的核酸检测技术包括基因芯片技术、pcr( 聚合酶链式反应) 技术等。基因芯片技术虽具有较高通量,但是检测灵敏度较差;pcr技术具有较高的检测灵敏度,但是操作复杂,抗干扰能力差。为了解决这些问题,荧光技术在 dna 检测中得到了广泛的应用,包括荧光分子信标信号放大技术、与磁珠技术相结合的荧光技术、与 ph 值变化相结合的 dna 荧光技术等。荧光技术的发展为·dna的检测提供了更广泛的发展空间。
单分子荧光检测的一个重要条件就是最大限度地降低背景噪声以确保单分子的信号大于背景信号。背景噪声的来源包括拉曼散射、瑞利散射、光学元件的杂质荧光等。在单分子荧光检测中,单分子信号与探测体积无关,而背景噪声则与探测体积有关。因此,尽量减少探测体积是降低背景噪声的有效方法之一。目前,用于单分子荧光检测的方法主要有点检测法和成像检测法两大类。与点检测法相比,成像检测法具有一系列优点,包括较低的信噪比和时间分辨率,可多点检测并对特定分子进行轨迹示踪等。成像检测法中最常用的几种显微镜为宽场落射式荧光显微镜、激光扫描共聚焦荧光显微镜、全内反射荧光显微镜和扫描近场光学显微镜。
3. 研究计划与安排
3月15号前查阅相关文献资料,明确研究内容,确定选题。
3月25号前完成外文翻译和开题报告,并查阅相关文献。
5月25号前根据实际研究进展,至少完成3次阶段性成果报告。
4. 参考文献(12篇以上)
1. e., b. s.; k., s. n.; m., d. l.; a., k. r.;a., s. s., detection of single fluorescent molecules. 1990, 174 (6).
2. moerner; kador, optical detection and spectroscopy of singlemolecules in a solid. physical reviewletters 1989, 62 (21).
3. t, h., optical microscopic observation of single smallmolecules. applied optics 1976, 15 (12).
