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微通道电泳芯片筛分介质研究及基因突变检测

作　者: 王吉
导　师: 徐元森；赵建龙
学　校: 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 微通道筛分获得良好的结果 DNA分离基因突变电泳技术高聚物溶液耐药性分析分离检测系统
分类号: TN495
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

微通道电泳芯片技术是在毛细管电泳技术的基础上发展起来的新型微分离分析技术，其利用微电子学相关的工艺技术在玻璃，石英、高分子聚合物等材料的基片上刻蚀出微通道网络和微池等，在其中进行样品的电泳分离，并用光学、电化学等方法进行检测。微通道电泳芯片技术是分析化学、生物化学等与微电子技术多学科的交叉领域，为生命科学，医学，药物学等领域的分析分离提供了一个全新的技术平台，因而在这些学科领域正在得到越来越广泛的运用。本论文在对微通道电泳芯片技术的发展和原理进行综述的基础上，回顾了微通道电泳芯片检测系统的构建，在此芯片系统上对用于DNA分离的筛分介质的高聚物溶液的分子量以及浓度对其分离效果的影响进行了研究，并利用此系统对结核分支杆菌与耐药性相关的基因突变进行检测，得到了较好的结果。本论文主要包括以下的内容： 1．对毛细管电泳技术与微通道电泳技术的提出和发展以及特点等进行了回顾。 2．阐述了基于毛细管电泳技术的微通道电泳技术的基本原理，以及芯片分析检测系统的构建。 3．阐述了利用高聚物筛分介质分离DNA的原理，并综述了筛分介质研究的现状。对不同分子量高聚物的不同浓度溶液，以及添加了微量高岭土的筛分体系的分离能力进行了研究。 4．利用实验室构建的微通道电泳芯片分析系统对结核分支杆菌与异烟肼耐药性相关的基因突变进行检测，得到了较好的结果。本文的研究表明，虽然在芯片上实现对DNA分离的单碱基分辨，进而实现DNA的测序尚有困难。但由于微通道电泳所具有的分析速度快、检测灵敏度高的优点，将之运用于耐药性相关基因突变的检测，能获得良好的结果，因而有望用于临床检测，指导用药。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章引言  9-25
  一、毛细管电泳的发展及其特点  9-10
  二、微通道电泳芯片的提出  10-11
  三、微通道电泳芯片的特点  11
  四、微通道电泳的检测方法  11-14
    1 激光激发荧光(LIF)检测  12-13
      (1) 点检测  12-13
      (2) 区域检测  13
    2 电化学检测  13
    3 化学发光检测  13
    4 与质谱方法的联用  13-14
  五、其他μTAS装置功能实现方面的进展  14-19
    1 样品预处理  14-18
      (1) 样品的富集  15-16
      (2) 生物分析样品的预处理  16-17
      (3) 样品的预提取  17-18
      (4) 样品衍生  18
    2 其他分离方法的实现  18-19
      (1) 微高效液相色谱(μHPLC)  18
      (2) 微流动注射分析(μFIA)  18-19
  六、其他μTAS装置检测方法的进展  19-20
    1 吸收法  19
    2 表面等离子体共振(SPR)  19-20
    3 气相中的检测  20
  参考文献  20-25
第二章微通道电泳的基本原理和芯片系统的构建  25-37
  一、微通道电泳的基本原理  25-28
    1 电泳  25
    2 双电层与电渗  25-27
    3 分离效率与分离度  27
    4 区带宽度与区带增宽  27-28
  二、微通道电泳芯片的设计和制作  28-31
    1 微通道电泳芯片制作材料的选择  28-29
    2 电泳芯片的设计  29
    3 电泳芯片的制作流程  29-31
  三、芯片检测系统的构建  31-34
    1 检测原理  31-33
      (1) 荧光的产生  31-32
      (2) 荧光测定方法  32
      (3) 激光共聚焦检测  32-33
    2 激光诱导荧光检测装置  33-34
  参考文献  34-37
第三章微通道电泳分离DNA用的筛分介质  37-52
  一、用于毛细管电泳DNA分离测序的筛分介质研究概况  37
  二、筛分介质分离DNA的机理  37-40
  三、微通道电泳DNA分离用的筛分介质  40-42
  四、聚合物溶液的制备  42-44
    1 直接聚合法  42-43
    2 反相乳液聚合法  43
    3 共聚物溶液的制备  43-44
  五、聚合物分子量的测定  44-45
    1 粘度法  44-45
    2 凝胶渗透色谱法  45
  六、聚合物溶液特性对其分离能力的影响  45-47
  七、掺入微量高岭土对PDMA筛分体系的影响  47-49
  参考文献  49-52
第四章微通道电泳检测结核杆菌基因突变  52-62
  一、结核分枝杆菌异烟肼耐药性机制  52-53
  二、 SSCP分析研究进展  53-54
  三、实验部分  54-56
    1 材料与仪器  55
    2 PCR以及引物  55
    3 凝胶电泳SSCP分析  55
    4 微通道电泳条件  55-56
  四、结果  56-57
    1 katG基因突变的分离  56
    2 inhA基因突变的分离  56-57
  五、讨论  57-60
  参考文献  60-62
第五章总结  62-64
文章  64-65
致谢  65-66

微通道电泳芯片筛分介质研究及基因突变检测

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