研究生: |
蔡依芸 Yi-Yun Tsai |
---|---|
論文名稱: |
利用螢光二氧化矽奈米管作為DNA雜交之生化反應器及其分析 Utilization of Fluorescent Silica Nanotubes as DNA Hybridization Bioreactors and Their Analysis |
指導教授: |
陳家俊
Chen, Chia-Chun |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
化學系 Department of Chemistry |
論文出版年: | 2005 |
畢業學年度: | 93 |
語文別: | 中文 |
中文關鍵詞: | 奈米管 、DNA雜交 、戊二醛 |
英文關鍵詞: | Nanotubes, DNA Hybridization, Glutaraldehyde |
論文種類: | 學術論文 |
相關次數: | 點閱:276 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本文主要是以螢光二氧化矽奈米管作為模擬DNA晶片來檢測疾病。其中,所選擇的硬式模板(AAO)擁有固定形狀及孔徑大小之優勢,因此可利用多孔性孔洞之陽極氧化鋁(AAO)和二氧化矽的溶膠-凝膠(sol-gel)溶液,來合成二氧化矽奈米管(SiNTs),且二氧化矽奈米管本身具有容易修飾及特殊的中空結構,所以可以在內、外部做些修飾來固定生物分子或分離物質的反應。在此論文中,我們藉由所加入具螢光性質的水溶性Ⅱ-Ⅵ半導體奈米粒子CdSe(ZnS)於管內,使得到螢光二氧化矽奈米管後,再與標的有機染料DNA作雜交反應,來獲得有螢光混色效果的二氧化矽奈米管。最後,在我們實驗的結果中,發現所合成的二氧化矽奈米管,可利用短小化特點以較低濃度DNA樣品來達到作為高靈敏度探針之目的。
In this paper, we utilized silica nanotubes mimicing biochips to detect diseases. Silica nanotubes were prepared by a sol-gel reaction using the anodic aluminum oxide membrane (AAO) as a template. By utilizing template methods, a large number of hollow structure nanotubes were synthesized and their sizes were controlled precisely. The silica nanotubes have a number of advantages that make them potential candidates for biological applications. They have inner voids that can be immobilized with biomolecules. Also, they have distinct inner and outer surfaces that can be functionalized differentially. Hence, nanotubes can be used as smart nanophase extractors.
In our experiment, the fluorescent silica nanotubes were synthesized by dopping water-soluble nanocrystal CdSe(ZnS). They were then coupled to fluorescent DNA to observe fluorescence change. Finally, we found that our nanotubes have high sensitivity in biochip analysis. So, we combined QDs-tagged silica nanotubes with fluorescent DNA as analytical tools to detect cancer disease.
1. (a) Martin, C. R.; Kohli, P. Nat. Rev. Drug Discovery 2003, 2, 29. (b) Alivisatos, A. P. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 47.(c) Niemeyer, C. M. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2001, 40, 4128.
2. (a) Thomas, M.; Klibanov, A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. 2003, 100, 138.(b) Yamada, T.; Iwasaki, Y.; Tada, H.; Iwabuki, H.; Chuah, M. KL; VandenDriessche, T.; Fukuda, H.; Kondo, A.; Ueda, M.; Seno, M.; Tanizawa, K.; Kuroda, S. Nature Biotechnol. 2003, 21, 885.(c) Salem, A. K.; Searson, P. C.; Leong, K. W. Nature Mater. 2003, 2, 668.(d) Pantarotto, D.; Briand, J. P.; Prato, M.; Bianco, A. Chem. Commun. 2004, 1, 16.
3. (a) Cui, Y.; Wei, Q. Q.; Park, H. K. ; Lieber, C. M. Science 2001, 293, 1289.(b) Taton, T. A.; Lu, G.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5164.(c) Shim, M.; Kam, N. W. S.; Chen, R. J.; Li, Y. M.; Dai, HJ. Nano Lett. 2002, 2, 285.
4. (a) Bruchez, M.; Moronne, M.; Gin, P.; Weiss, S.; Alivisatos, A. P. Science 1998, 281, 2013.(b) Chan, W. C.; Nie, S. Science 1998, 281, 2016. (c) Lin, C. C.; Yeh, Y. C.; Yang, C. Y.; Chen, C. L.; Chen, G. F.; Chen, C. C.; Wu, Y. C. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3508.
5. (a) Zhang, M.; Bando, Y.; Wada, K. Journal of Material Research 2000, 15, 387.(b) Gasparac, R.; Kohli, P.; Mota, M. O.; Trofin, L.; Martin, C. R. Nano Letters 2004, 4, 513.(c) Nabeta, M.; Sano, M. Langmuir 2005, 21, 1706.
6. Iijima, S. Nature 1991, 354, 56.
7. Baughman, R. H.; Zakhidov, A. A.;de Heer, W. A. Science 2002, 297, 787.
8. (a) Shi Kam, N. W.; Jessop, T. C.; Wender, P. A.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6850.(b) Wang, J.; Liu, G.; Jan, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3010.(c) Moghaddam, M. J.; Taylor, S.; Gao, M.; Huang, S.; Dai, L.; McCall, M. J. Nano Letters 2004, 4, 89.
9. Nishizawa, M.; Menon, V. P.; Martin, C. R. Science 1995, 268, 700.
10. Zhang, M.; Bando, Y.; Kurashima, K. Journal of Materials Science Letters 1999, 18, 1911.
11. (a) Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933.(b) Chen, C. C.; Herhold,
A. B.; Johnson, C. S.; Alivisatos, A. P. Science 1997, 276, 398.
12. Glinka, Y. D.; Lin, S. H.; Hwang, L. P.; Chen, Y. T.; Tolk, N. H.
Phys. Rev. B 2001, 64, 085421.
13. (a) Jr., M. B.; Moronne, M.; Gin, P.; Weiss, S.; Alivisatos, A. P. Science 1998, 281, 2013.(b) Mattoussi, H.; Mauro, J. M.; Goldman, E. R.; Anderson, G. P.; Sundar, V. C.; Mikulec, F. V.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2000,122,12142.(c) Yong, H. M.; Gao, X. H.;Su, J. Z.; Nie, S.M. Nature Biotechnology 2001, 19, 631.(d) Goldman, E. R.; Balighian, E. D.; Mattoussi, H.; Kuno, M. K.; Mauro, J. M. H.; Tran, P. T.; Anderson, G. P. J. Am. Chem. Soc.,2002, 124, 6378.(e) Goldman, E. R.; Clapp, A. R.; Anderson, G. P.; Uyeda, H. T.; Maure, J. M.; Medintz, I. L.; Mattoussi, H. Anal. Chem. 2004, 76, 684.
14. (a) Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933.(b) Chen, C. C.; Herhold, A. B.; Johnson, C. S.; Alivisatos, A. P. Science 1997, 276, 398.
15. 王崇人; 科學發展月刊 2002, 354, 48.
16. (a) Steigrwald, M. L.; Alivisatos, A. P.; Gibson, J. M.; Harris, T. D.; Korten, R.; Muller, A. J.; Thayer, A. M.; Duncan, T. M.; Douglass, D. C.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3046.(b) Alivisatos, A. P.;Harris, T. D.; Carroll, D. J.; Steigrwald, M. L.; Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1989, 90, 3463
17. Murrary, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706.
18. Peng, X.; Manna, L.; Yang, W. D.; Wickham, J.; Scher, E.; Kadavanich, A.; Alivisatos, A. P. Nature 2000, 404, 59.
19. Caruso, R. A.; Schattka, J. H.; Greiner, A. Adv. Mater. 2001, 13, 1577.
20. (a) Martin, C. R. Science 1994, 266, 1961. (b) Pileni, M. P. Nature Materials 2003, 2, 145.
21. (a) Steinle, E. D.; Mitchell, D. T.; Wirtz, M.; Lee, S. B.; Young, V. Y.; Martin, C. R. Anal. Chem. 2002, 74, 2416.(b) Yu, S.F.; Lee, S. B.; Martin, C. R. Anal. Chem. 2003, 75, 1239.
22. Hulteen, J. C.; Martin, C. R. J. Mater. Chem. 1997, 7, 1075.
23. (a) Jirage, K. B.; Hulteen, J. C.; Martin, C. R. Science 1997, 278, 655. (b) Steinle, E. D.; Mitchell, D. T.; Wirtz, M.; Lee, S. B.; Young, V. Y.; Martin, C. R. Anal. Chem. 2002, 74, 2416.
24. (a) Taylor, J. R.; Fang, M. M.; Nie, S. M. Anal. Chem. 2000, 72, 1970. (b) Christophe Barb’e; Bartlett, J.; Kong, L. G.; Finnie, K.; Lin, H. Q.;Larkin, M.; Calleja, S.; Bush, A.; Calleja, G. Adv. Mater. 2004, 16, 1955.
25. (a) Mitchell, D. T.; Lee, S. B.; Trofin, Lacramioara; Li, N. C.; Nevanen, T. K.; Soderlund, H.; Martin, C. R. J.Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11864. (b) Yang,H. H.; Zhang, S. Q.; Chen, X. L.; Zhuang, Z. X.; Xu, J. G.; Wang, X. R. Anal. Chem. 2004, 76,1316.
26. Lin, V. S. Y.; Motesharei, K.; Dancil, K. P. S.; Sailor, M. J.; Ghadiri, M. R. Science 1997, 278, 840.
27.(a) Lin, V. S. Y.; Lai, C. Y.; Huang, J. G.; Song, S. A.; Xu, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11510.(b) Qhobosheane, M.; Santra, S. H.; Zhang, P.; Tan, W. H. Analyst 2001, 126, 1274.(c) Luckarift, H. R.; Spain, J. C.; Naik, R. R.; Stone, M. O. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 211.
28. Kneuer, C.; Sameti, M.; Bakowsky, U.; Schiestel, T.; Schirra, H.;
Schmidt, H.; Lehr, C. M. Bioconjuate Chem. 2000, 11, 926.
29. Lai, C. Y.; Trewyn, B. G.; Jeftinija, D. M.; Jeftinija, K.; Xu, S.; Jeftinija, S.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4451.
30. Radu, D. R.; Lai, C. Y.; Wiench, J. W.; Pruski, M.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc 2004, 126, 1640.
31. Radu, D. R.; Lai, C. Y.; Jeftinija, K.; Rowe, E. W.; Jeftinija, S.; Lin, V. S. Y. J. Am. Chem. Soc 2004, 126, 13216.
32. Harada, M.; Adachi, M. Adv. Mater. 2000, 12, 839.
33. Jirage, K. B.; Hulteen, J. C.; Martin, C. R. Science 1997, 278, 655.
34. Hou, S. F.; Wang, J. H.; Martin, C. R. Nano Lett. 2005, 5, 231.
35. Chen, C. C.; Liu, Y. C.; Wu, C. H.; Yeh, C. C.; Su, M. T.; Wu, Y. C. Adv. Mater. 2005, 4, 4.
36. Jain, K. K. Science 2001, 294, 621.
37. (a) Liu, Y.; Rauch, C. B.; Stevens, R. L.; Lenigk, R.; Yang, J. N.; Rhine, D. B.; Grodzinski, P. Anal. Chem. 2002, 74, 3063.(b) Nyholm, L. Analyst 2005, 130, 599.
38. Dabbousi, B. O.; Rodriguez-Viejo, J.; Mikulec, F. V.; Heine, J. R.; Mattoussi, H.; Ober, R.; Jensen, K. F.; Bawendi, M. G. J. Phys. Chem. B. 1997, 101, 9463.
39. (a) Fodor, S. P. A.; Read, J. L.;Pirrung, M. C.; Stryer, L.; Lu, A.
T.;Solas, D. Science 1991, 251, 767.(b) Fodor, S. P. A.; Rava, R. P.; Huang,X. C.; Pease, A. C.; Holmes, C. P.; Adams, C. L. Nature 1993, 364, 555.(c) Pease, A. C.; Solas, D.;Sullivan, E. J.; Cronin, M. T.; Holmes, C. P.; Fodor, S. P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. 1994, 91, 5022.
40. (a) Yershov, G.; Barsky, V.; Belgovskiy, A.; Kirillov, E.; Kreindlin, E.; Ivanov, I.; Parinov, S.; Guschin, D.; Drobishev, A.; Dubiley, S.; Mirzabekov, A. Proc. Natl. Acad. Sci. 1996, 93, 4913.(b) Cheung, V. G.; Morley, M.; Aguilar, F.; Massimi, A.; Kucherlapati, R.; Childs, G. Naure 1999, 21, 15.
41. Niemeyer, C. M.; Blohm, D. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2865.(b) Okamoto, T.; Suzuki, T.; Yamamoto, N. Nature 2000, 18, 438.
42. (a) Jain, K. K. Science 2001, 294, 621.(b) Thompson, M.; Furtado, L. M. Analyst 1999, 124, 1133.
43. Peng, X. G.; Wilson, T. E.; Alivisatos, A. P.; Schultz, P. G. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, 145.
44. Matsumoto, F.; Nishio, K.; Masuda, H. Adv. Mater. 2004, 16, 2105.
45. (a) Fixe, F.; Dufva, M.; Telleman, P.; Christensen, C. B. V. Nucleic Acids Research 2004, 32, e9.(b) Xu, S. P.; Ji, X. H.; Xu, W. Q.; Li, X. L.; Wang, L. Y.; Bai, Y.; Zhao, B.; Ozaki, Y. Analyst 2004, 129, 63.(c) Zhang, G. J.; Tanii, T.; Funatsu, T.; Ohdomari, I. Chem Commun 2004, 7, 786.(d)Yi, H. M.; Wu, L.Q.; Ghodssi, R.; Rubloff, G. W.; Payne, G. F.; Bentley, W. E. Langmuir 2005, 21, 2104.(e) Hou, S. F.; Wang, J. H.; Martin, C. R. Nano Letters 2005, 5, 231.
46. Vlassiouk, I.; Krasnoslobodtsev, A.; Smirnov, S.; Germann, M. Langmuir 2004, 20, 9913.
47. Han, M. Y.; Gao, X. H.; Su, J. Z.; Nie, S. M. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 631.
48. Gerion, D.; Chen, F. Q.; Kannan, B.; Fu, A.; Parak, W. J.; Chen, D. J.; Majumdar, A.; Alivisatos, A. P. Anal. Chem. 2003, 75, 4766.