DNA及其中性类似物吗啉核酸单层的界面特性与基因诊断基础研究

基于表面固定化的探针分子与目标脱氧核糖核酸（DNA）序列特异性识别的基因诊断技术是传感科学和生命分析化学中最具应用前景的研究领域之一。至今已发展了数种荧光标记的DNA检测阵列芯片，但对于界面上DNA杂交的基本性质仍缺乏全面和深层次的了解，尤其是对具有纳米级厚度的探针DNA表面单层的运动行为、纳米构型、电荷分布与密度等界面特性的研究仍处于初级阶段，故难以突破因DNA表面电荷、竞争杂交等因素对实际DNA传感带来的严重影响。认识这些性质将对调控DNA表面杂交行为、发展新型DNA传感与基因诊断方法具有重要意义。本项目拟从调控DNA及其中性类似物吗啉核酸（morpholino，MF）单层的界面组装着手，建立测量和调控界面单层核酸及其类似物界面特性的方法，为发展基于新原理的基因诊断技术提供实验指导和理论依据。

按照申请书中计划的研究目标与研究内容对DNA及其中性类似物吗啉核酸（MF）单层的界面性质开展了系统研究。首先发展了DNA、MF分子的标记技术和界面可控组装方法，开展了DNA界面运动特性与电子传递机制的研究。进一步利用红外光谱技术研究了DNA杂交和错配DNA杂交的动力学行为。研究发现，利用EDC、NHS为试剂的酰胺化反应能够成功实现在温和条件下对DNA、MF分子的标记。同时，基于氨基硅烷化试剂和戊二醛缩合反应也能够将氨基DNA和MF成功固定于非金属基质表面从而为构建基于DNA的纳米器件提供了基础。基于以上基础进一步发展了蛋白质的红外检测光谱技术。本项目利用电化学与红外技术认识了单层结构与膜电势、单层密度等因素对杂交的影响为开展分子诊断奠定了良好的实验基础。