光学DNA生物传感器.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物光学传感：,DNA,和基因检测,1/19,生物传感器定义,生物传感器对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测仪器。是由固定化生物敏感材料作识别元件（包含酶、抗体、抗原、,DNA,、蛋白质等生物活性物质）与适当理化换能器及信号放大装置组成分析工具或系统。生物传感器含有接收器与转换器功效。,2/19,生物传感器原理与结构,生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换能器）组成，以分子识别部分去识别被测目标，是能够引发某种物理改变或化学改变主要功效元件。分子识别部分是生物传感器选择性测定基础。生物体中能够选择性地分辩特定物质物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识别功效物质经过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体和抗原结合，酶与基质结合。,3/19,转换器,生物光学传感器,生物光学传感器利用被测物质与探测试剂反应后引发光学信号改变（荧光、颜色、折射率改变等）作为探测基础，普通由传感层、光信号转换和放大处理三个功效模块组成。,传感层,待测物,4/19,光学,DNA,生物传感器类型,因为光学方法含有,非破坏性,和,高灵敏度,优点，所以生物光学传感器在生物活性物质探测方面有着广泛应用。,当前研究用于,DNA,检测光学生物传感器有,光纤式、表面等离子谐振式、光波导式,等类型。,5/19,大多数,DNA,传感器，不论是光学还是电类，都是建立在,DNA,杂交基础上，即,DNA,碱基配对和系列互补原理，它是由固定有已知核甘酸序列单链,DNA(,亦称之为,ssDNA,探针,),电极,(,探头,),和换能器两部分组成。,6/19,1.1 光纤DNA生物传感器工作原理,光纤 DNA 生物传感器是将单链DNA 探针固定在mm级光导纤维末端上,然后将若干条固定有单链 DNA探针光导纤维合成一束,形成一个微阵列传感器装置.,7/19,1.1 光纤DNA生物传感器工作原理,图1 光纤DNA生物传感器装置图,8/19,1.2 光纤DNA生物传感器优点,可进行液相杂交检测,可在线和实时检测,可对活体内核酸动态进行检测,灵敏度高；特异性强,光纤传输功率损耗小，传输信息容量大,9/19,1.3 光纤DNA生物传感器应用,用于模式寡核苷酸检测,用于 DNA损伤检测,用于基因检测,用于药品检测,用于酶检测,10/19,2.SPR(Surface plasmon resonance biosensors)生物传感器工作原理,SPR是一个,物理光学,现象,是电磁波所激发在,金属,和,电介质,交界面上形成影响电磁波传输谐振波。表面等离子体(SP)是沿着金属和电介质间界面传输电磁波形成。,11/19,2.1 SPR生物传感器工作原理图,12/19,表面等离子体共振测量（,SPR,）技术是近几年发展起来生物光学检测技术，它利用了,衰减全内反射,原理。当光从棱镜等光密介质以大于布儒斯特角入射到金属薄膜等光疏介质时会有一部分光以倏逝波形式继续在金属薄膜中传输，其强度呈指数式衰减。膜光会激发金属薄膜中自由电子产生振动，当这部分光波矢量与自由电子产生表面等离子体波矢量相同时，就会产生表面等离子体共振，反射光能量急剧下降现象。将,DNA,、蛋白质、抗体（抗原）生物活性分子固定在金属膜上形成生物敏感膜层，当生物敏感膜层与待测物接触后，其折射率会发生改变，表面等离子体共振生物传感器经过准确测定膜层折射率改变对待测物实现无标识检测。,13/19,2.2 SPR生物传感器优点,测量准确度高,无需对待测分子进行标识处理,响应快,体积小,机械强度大,抗电磁干扰能力强,可实现数据远程采集和连续在线监控,可实时检测，也易于微型化和集成化,14/19,2.3 SPR生物传感器应用,药品筛选,蛋白质检测和蛋白-蛋白相互作用等蛋白质组学研究,食物检测和环境监控,遗传分析（,DNA,检测分析）,15/19,3.1 光波导DNA生物传感器工作原理,图3 光波导DNA生物传感器装置图,16/19,3.2 光波导DNA生物传感器研究情况,光波导,DNA,生物传感器光波导,DNA,生物传感器是在光波导载波片表面制成,ssDNA,探针阵列，将光波导载波片与另一片载波片叠加在一起，中间形成,175“m,厚、,2,54,一宽通道。在此通道中含有生物素标识,DNA,和抗生物素一硒结合物溶液与,ssDNA,探针杂交，抗生物素与生物紊结合，使硒粒子聚焦在光波导载波片表面,ssDNA,探针杂交部位上。以灯光经狭缝照射光波导边缘，光线在波导内以全反射方式传输，在溶液中距波导载波片表面,100300nm,形成隐失波场中产生散射。利用,CCD,相机可统计下散射光信号图样，经计算机分析处理，可取得,DNA,杂交图谱。采取该原理设计,DNA,生物传感器因为对技术要求很高，现依然处于试验室研究阶段，而且相对于光纤来说，它实用价值较差。,17/19,光学DNA生物传感器,综合比较上述三种光学生物传感器 我们会发觉 生物传感器设计包括到两个关键技术：,1.是有效地将探针固定在固体基质表面,2.是在传感器-液相界面对于靶基因测 定技术。,18/19,The end,thank you!,19/19,