博士学位论文预答辩.PPT

北京大学化学学院博士学位论文答辩 答辩人: 魏 芳 指导老师:赵新生 2003年6月6日 简 介 课题背景 检测设计思想 交流阻抗检测表面杂交 镶嵌型染料检测表面杂交 致谢 一、课 题 背 景 基因芯片检测原理 碱基互补配对杂交原理 课 题 背 景 目前基因芯片的检测方法 有标记: 荧光、同位素标记、酶标法 无标记: 交流阻抗、石英晶体微天平、 表面等离子体共振、质谱法 目前基因芯片的不足 成本、特异性、全局优化 单个碱基不同的寡聚核酸序列的识别(SNP) 二、检测设计思想 Hairpin design + Potential control 设 计 思 想 I----发卡型分子杂交检测原理 II----对修饰表面杂交过程的控制 改变溶液的浓度、pH、离子强度进行控制 利用温度变化进行控制 利用外加电场进行控制 II-----电场控制下的表面杂交过程 电场对DNA的富集作用 电场对双链在电极表面排列的影响 电场对杂交动力学的控制 检测基底的制备路线-1 检测基底的制备路线-2 检 测 方 法 交流阻抗识别PM/SM 镶嵌型染料识别PM/SM 三、交流阻抗杂交检测 重复性实验检测 探针分子设计 探针分子设计 探针分子设计 DNA修饰电极的Mott-Schottky图 杂交反应的实时检测 电 位 控 制 电位控制+发卡型分子设计=特异识别 第三部分 总 结 本实验中成功的将DNA分子接在了硅电极表面，并可以进行杂交反应和解链反应。 实验所采用的利用阻抗对DNA修饰表面的杂交过程检测及实时检测的灵敏度较高，并且时间响应很快。 合理的探针分子设计与电势控制结合，可以实现对单个碱基错配序列的特异性识别。 四、镶嵌式染料特异性识别 镶嵌式染料的检测原理 镶嵌式染料的检测原理 PicoGreen-结构 PicoGreen对不同DNA链的识别 探针分子设计 实 验 装 置 电位控制下的特异性识别 电位控制下的特异性识别 电位控制下的特异性识别 不同扫描速度的识别能力 不同扫描速度的识别能力 展 望 双链解链反应机理 利用解链电位曲线计算现场杂交时的碱基能量差值 如何更好的控制双链的解链 小 结 采用无标记方法检测， 利用PicoGreen与双链结合产生的荧光对DNA片断修饰电极的杂交过程进行监控，降低成本，操作简便。 第一次获得了DNA修饰电极的双链解链电位曲线。此曲线可以观察到“完整”双链的解链过程，从而避免了文献中在静态电位下测量的偶然实验结果。同时可以提供详细的动力学信息。 定义了双链解链电位曲线的“半高电位”作为特异性识别的判据。这一判据的引入可以避免实验误差所带来的假阳性和假阴性结果，使判断更加可靠、重复。 电位扫描法的引入，可以不必探索在芯片点阵上每点的最佳测量条件，直接进行高度平行化的成像技术检测，满足基因芯片高通量检测的需要。 在读期间发表论文情况 Fang Wei, Xin Sheng Zhao THIN SOLID FILMS 408 (1-2): 286-290 APR 3 2002 Fang Wei, Bin Sun, Yuan Guo, Xin Sheng Zhao BIOSENSORS BIOELECTRONICS 18 (9): 1157-1163, 2003 Fang Wei, Bin Sun, Wei Liao, Jianhua Ouyang, Xin Sheng Zhao BIOSENSORS BIOELECTRONICS 18 (9): 1149-1155 , 2003 赵新生，魏芳，孙豳 发卡形探针基因芯片及其制备方法和检测方法 国家发明专利号 CN1373228 Conghua Lu, Nianzu Wu, Fang Wei, et al. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, In press, 2003 Cao TB, Fang Wei, Yang YL, et al. LANGMUIR 18 (13): 5186-5189 JUN 25 2002 Cao TB, Fang Wei, Huang L, et al. NEW J CHEM 26 (3): 269-271 MAR 2002 Huang L, Hou XR, He YK, Zheng XL, Fang Wei, Zhao XS, Cao WX CHINESE J POLYM SCI 20 (3): 197-203 MAY 2002 Huang L, Fan S, Fang Wei, Xin-sheng Zhao, Jin-xin Xiao and Bu-yao Zhu CHI