基于聚合酶链式反应和表面增强拉曼光谱的大肠杆菌检测方法研究

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表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)检测技术具有较高的检测灵敏度,可以获得物质的分子结构信息,谱峰窄有利于多组分分析,并可避免生物样品自发荧光和水背景的干扰,可以实现快速无损检测,已经被用于生物分析、环境分析、食品分析、化学反应监测等诸多领域。然而,目前SERS技术检测DNA仍存在无法区分特定序列、信号低、需要探针分子标记等问题。本论文旨在利用聚合酶链式反应特异性地放大信号,以及金纳米粒子之间的热点效应增强拉曼光谱,使SERS信号得到较大的放大倍数,实现在无标记的前提下对DNA进行快速准确检测。第一部分,简要介绍了目前主要的细菌检测方法,SERS的基本原理以及在分析检测中的优势和基本方法,并概述了 SERS在生物分析、化学反应监测、环境和食品分析中的典型应用,重点对基于聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)的检测技术和SERS检测中表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)效应的应用进行了综述,以及SERS等技术对于细菌检测的应用。最后,阐述了本论文的研究目标和设计思想。第二部分,发展了基于聚合酶链式反应和SERS的联合检测目标DNA的方法。该方法结合了 SERS技术的分子识别能力和PCR对于目标物放大的特性,利用双链DNA双螺旋结构的特殊性实现了完全无标记的DNA定量检测。实验结果证明该方法可以快速、准确、特异、灵敏检测目标DNA,并成功对血液中痕量DNA进行检测。第三部分,尝试了在人血样品中检测大肠杆菌,利用SERS结合PCR的方法可以快速检测环境中及人血中的大肠杆菌。该方法操作简单,特异性强,有良好的检出下限,并成功在血液样品中检出单细菌。第四部分,对本文建立的基于PCR特异扩增DNA的SERS无标记检测细菌方法做了总结,并对这一方法的应用前景进行了展望。
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