DNA在纳米碳管上的检测及甘草素-Cu(II)对DNA的损伤研究

本文用恒电位溶出法测定了单链、双链DNA在纳米碳管上的电化学行为,详细讨论了各种因素的影响,并研究了甘草素在铜离子的存在下对DNA的损伤作用,发现在0.84 V左右出现一个新峰,1.06 V的峰升高。同时用压电石英阻抗技术实时监测了这个损伤过程,进行进一步地佐证,频率的变化是损伤过程中的DNA降解导致的溶液粘密度变化所产生的。     

DNA在碳纳米管表面的固定、表征及损伤的电化学检测

将DNA通过PDDA [poly(dimethyldiallylammonium chloride)]固定在单壁碳纳米管(CNT)表面, 形成DNA-PDDA-CNT纳米复合体, 用AFM、UV-Vis、Raman光谱及交流阻抗对其进行了表征. 用伏安法研究了1-苯基偶氮-2-萘酚(PN)与固定在CNT表面的DNA的相互作用, 结果表明PN与DNA的作用方式为嵌入作用;并且, PN能用作电化学检测DNA化学损伤的探针分子. 本文电化学检测DNA损伤的优点在于PN的氧化还原式量电位E⁰'≈0.1 V (vs. SCE, pH 5.5), 能有效降低其它电活性物质对DNA损伤电化学检测的干扰.     

鲱鱼精DNA的电化学氧化及与组蛋白的相互作用

应用循环伏安法、微分脉冲伏安法和荧光光谱法研究了鲱鱼精DNA的电化学氧化及其与组蛋白的相互作用.结果发现,在0.20~1.25 V电位区间内,DNA在酸性溶液中呈现一个明显的不可逆氧化峰,在中性及碱性溶液中呈现两个不可逆氧化峰.氧化峰电位随溶液pH值增大而负移,变化幅度为-57 mV.pH-1.氧化峰电流与DNA浓度(0.45~8.20 mmol.L-1)成线性关系.DNA能与组蛋白结合,导致氧化电位正移,氧化电流减小,并减弱钌配合物指示剂和DNA相互作用的荧光强度以及减少DNA的氧化损伤.     

超氧化物歧化酶对TiO2光催化损伤DNA的影响

以小牛胸腺DNA为对象, 在超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)存在下, 研究了纳米二氧化钛(TiO₂)光催化对DNA损伤特性及SOD对TiO₂光催化损伤DNA的影响. 采用凝胶电泳和高效液相色谱(HPLC)分析法, 探讨了DNA的损伤程度. 运用生物标准样8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2 -deoxyguanosine, 8-OHdG)为内标物并通过高效液相色谱-电喷雾离子化串联质谱联用技术(HPLC-ESI-MS/MS)对DNA损伤产物进行了跟踪分析, 采用过氧化物酶催化分光光度法及顺磁共振技术(ESR)跟踪测定TiO₂光催化DNA损伤过程中H₂O₂和氧化物种的变化, 探讨了DNA氧化损伤机理. 结果表明, 在实验条件下紫外光照(UV, λ＝200～275 nm), Dark/TiO₂和UV/TiO₂体系中, DNA氧化损伤程度为UV/TiO₂＞UV＞Dark/TiO₂. 光催化260 min DNA损伤99%, 反应动力学常数K＝7.82×10^－3 min^－1. 抗氧化剂SOD具有清除光催化体系中超氧自由基( )的能力, 可以抑制DNA的损伤, 反应动力学常数K＝2.27×10^－3 min^－1. 8-OHdG为DNA损伤中鸟嘌呤氧化的特异产物, UV及光催化体系对DNA损伤主要涉及 及羟基自由基(•OH)历程, 光催化体系对DNA损伤伴随有深度氧化(矿化)过程, 实验条件下12 h DNA矿化75.06%.     

新型DNA电化学传感器的研制及其用于DNA氧化性损伤检测的研究

用溶胶-凝胶法在玻碳电极上制备了纳米多孔羟基磷灰石(HAp)-聚乙烯醇(PVA)涂层膜固定双链DNA,得到了一种新型DNA电化学传感器,检测了由Fenton反应引起的DNA氧化性损伤.结果表明,一定量浓度的抗坏血酸(AA)能加速Fenton反应的进行,使DNA损伤很快达到极限;损伤试剂中Fe²⁺的浓度越大,产生的羟基自由基(OH.)越多,对DNA的损伤就越严重;损伤试剂中EDTA的浓度越小,溶液中游离的Fe²⁺以及与DNA键合的Fe²⁺的浓度则相对越大,对DNA的损伤也就越严重.     

铬(Ⅵ)-谷胱甘肽配合物诱导小牛胸腺DNA变性的新表征方法

本文采用电化学方法对铬(Ⅵ)-谷胱甘肽(GSH)配合物诱导DNA变性进行表征,同时运用原子力显微镜(AFM)对DNA损伤变性过程进行可视化探测.结果表明:在pH=5.6的HAc-NaAc缓冲溶液中,DNA溶液中加入Cr(Ⅵ)-GSH配合物后进行循环伏安扫描,+0.20 V和0.00 V(vs SCE)处出现一对新的氧化还原峰,该氧化还原峰随Cr(Ⅵ)-GSH配合物浓度增加峰电流上升.DNA热变性和表面活性剂SDS变性实验进一步证明了该峰为DNA变性后的氧化还原峰,且变性DNA的峰信号在修饰电极上比裸金电极上更为灵敏.电化学动力学表明在30 min内配合物诱导DNA变性的程度随时间的上升而增加,并通过AFM观察了配合物作用下DNA断链的过程.     

DNA损伤机理研究进展

生物体各组织的DNA中储存着维持正常生命活性所必须的信息。电离辐射、紫外辐射等外源性因素和内源性自由基会引起DNA糖环或碱基的改变以及DNA链的断裂,导致DNA损伤,引发衰老、细胞死亡、癌症、神经退行性疾病等。本文主要从氢原子夺取、电子加成、碱基电离和氢原子加成4种重要的核酸损伤机理回顾了DNA的损伤过程,着重评述了自由基夺氢和电子加成诱导的DNA损伤过程,旨在对DNA的损伤过程有全面理解,以期为后期实验提供理论基础。     

光电化学DNA传感器快速检测聚苯乙烯纳米球溶液诱导的DNA损伤

近年来,随着纳米科技的发展,纳米材料逐渐有了广泛的应用.然而,动物实验和细胞实验的结果表明,许多纳米材料存在潜在的毒性.我们用实验室先前建立的光电化学DNA传感器快速检测了聚苯乙烯纳米球溶液诱导的DNA损伤.在这个传感系统中,我们通过静电组装的方式将双链DNA膜组装到纳米SnO2半导体电极上,然后使用一种DNA双链嵌入剂,即Ru（bpy）2（dppz）2＋（bpy=2,2＇-bipyridine,dppz=dipyrido[3,2-a：2＇,3＇-c]phenazine）作为光电信号分子.当电极上的DNA膜暴露于2.0mg/mL的聚苯乙烯纳米球溶液1小时后,电极的光电信号下降了将近20%.光电流的下降是由于DNA膜受到损伤,使得嵌入到电极表面的Ru（bpy）2（dppz）2＋信号分子的量减少所导致的.凝胶电泳的实验结果也表明,DNA与聚苯乙烯纳米球溶液孵育后产生了化学损伤.然而,光电化学传感器与凝胶电泳的结果同时还表明,多次清洗后的聚苯乙烯纳米球溶液并不会导致DNA损伤,而未清洗的聚苯乙烯纳米球溶液的上清液却可以导致与聚苯乙烯纳米球溶液大致相当的DNA损伤.清洗后上清液的紫外吸收光谱显示其中含有杂质,且呈现出与氧化苯乙烯类似的特征吸收,而氧化苯乙烯是一种已知的DNA加合损伤试剂.因此,上清液中存在的氧化苯乙烯等杂质可能是导致DNA损伤的主要原因.本研究表明,在进行纳米材料的毒理学研究之前,对于材料的充分表征是非常有必要的.我们报道了光电化学传感器在快速评价纳米材料在DNA损伤上的应用.     

柔红霉素修饰的纳米金电极的制备及其对DNA检测

利用双硫醇分子作为连接剂, 将纳米金颗粒固定于金电极上, 用伏安法、紫外-可见光谱和电化学交流阻抗对其组装过程以及活性进行了表征. 制备的纳米金修饰电极用于DNA测定及其对DNA损伤的检测. DNA的检测限为 1.2×10^－9 mol/L. 该法灵敏、简便.     

博莱霉素与DNA在镍离子注入修饰电极上的相互作用 及其应用

博莱霉素(BLM)在0.1mol/LHOAc-NaOAc缓冲溶液(pH4.62)中,在Ni/GCE离子注入修饰电极上有一灵敏的还原峰,峰电位为-1.16V(vs.SCE),峰电流与BLM浓度有关。用线性扫描和循环伏安法研究体系的行为表明,体系为具有加速作用的不可逆过程,是注入的Ni加速BLM的还原。引入DNA后,BLM的峰电位为-1.15V(vs.SCE),与未加入DNA前几乎完全一致;只使峰电流降低,形成一种非电活性的结合物,求得该结合物的结合比为BLM：DNA=3：1,结合常数为β=3.16×10^16,用线性扫描和循环伏安法,并辅以紫外可见光谱法等手段研究表明,电极过程仍为不可逆过程,与未加入DNA时一样。加入DNA后,BLM的峰电流降低,可用于DNA的测定,回收率在96.8～103.9%之间.     

铬(VI)-谷胱甘肽配合物诱导小牛胸腺DNA变性的新表征方法

本文采用电化学方法对铬(VI)-谷胱甘肽(GSH)配合物诱导DNA变性进行表征，同时运用原子力显微镜(AFM)对DNA损伤变性过程进行可视化探测。结果表明：在pH=5.6的HAc-NaAc缓冲溶液中，DNA溶液中加入Cr(VI)-GSH配合物后进行循环伏安扫描，+0.20 V和0.00 V(vs SCE)处出现一对新的氧化还原峰，该氧化还原峰随Cr(VI)-GSH配合物浓度增加峰电流上升。DNA热变性和表面活性剂SDS变性实验进一步证明了该峰为DNA变性后的氧化还原峰，且变性DNA的峰信号在修饰电极上比裸金电极上更为灵敏。电化学动力学表明在30 min内配合物诱导DNA变性的程度随时间的上升而增加，并通过AFM观察了配合物作用下DNA断链的过程。     

木犀草素与DNA相互作用的电化学研究

木犀草素在0.04 mol/L B-R(pH 4.00)缓冲溶液中于 0.478 V(vs.SCE)和 0.450 V(vs.SCE)有一对氧化还原峰.当向该溶液中加入DNA分子后,通过比较电化学参数转移系数α和表观电子传递速率常数ks的变化.可知木犀草素嵌入DNA碱基对间形成了非电活性的超分子化合物从而使得峰电位正移,峰电流下降;通过二者的紫外吸收光潜对其嵌入作用进行了验证.研究发现木犀草素的氧化峰电流Ipa与DNA质量浓度在2～12 mg/L的范围内基本呈线性关系,线性回归方程为Ipa(10-5A)=8.68-0.322 pDNA(mg/L),相关系数r为0.989;建立了定量检测DNA的方法.并求得木犀草素和DNA嵌入作用的结合常数β=3.02×1011,结合数m=2.     

使用原子力显微镜观察DNA与PEI的层层自组装过程

选择了DNA与聚乙烯亚胺(PEI)进行相互作用,使用AFM直观地观察DNA与PEI层层自组装时其分子形貌的变化过程,总结了自组装过程中薄膜表面粗糙度的变化规律.同时详细地分析了离子浓度、DNA浓度、基底和固定方法对层层自组装膜的影响,以此来探讨DNA与PEI之间的相互作用机理.研究结果表明上述因素都会对膜的形貌产生影响,其中以云母作为基底,PEI处理基底表面后,再进行交替组装时,膜的表面粗糙度变化呈现出锯齿状的增长趋势,而用其他方法会影响膜的形貌以及粗糙度的变化规律.     

Cu(Ⅱ) Schiff碱配合物的电化学性质及其与DNA相互作用的研究

用电化学法、光谱法和粘度法研究了一种自合成的Schiff碱配合物与DNA的相互作用,发现此配合物在0.4和-0.8 V分别出现一个灵敏的氧化峰和还原峰,加入DNA使其峰电流降低,并通过紫外可见吸收光谱证实该配合物能插入DNA双螺旋结构内部,并得到该配合物与DNA的结合常数.     

2-甲基-1,4-萘醌对DNA光敏损伤的诱导作用

选择波长337 nm的激光作为激励光源,借助凝胶电泳研究了2-甲基-1,4-萘醌诱导的DNA光敏损伤.结果表明:在氧气饱和、脱氧条件下光敏损伤显著,DNA损伤主要与光子剂量、核酸与萘醌浓度比及DNA存在形式有关.     

DNA损伤的光电化学传感器检测

DNA是生物体主要的遗传物质,DNA损伤在生物体内经常发生。一些内源性和外源性物质可对细胞核内DNA造成氧化和修饰等结构性损伤。未经修复的损伤DNA可导致基因突变甚至癌症的发生。DNA电化学传感器具有快速、灵敏、低成本和易于小型化等优势,非常适用于化学品和环境化合物致DNA损伤毒性的快速筛查。本文首先简要介绍目前流行的DNA电化学传感器的类型和工作原理,然后以我们实验室的工作为基础,重点论述针对DNA损伤检测的电化学和光电化学传感器,包括用于化合物基因毒性快速鉴定的通用型传感器和特定DNA损伤产物（8-羟基脱氧鸟苷,甲基化DNA碱基）定量检测的专用型传感器。最后对DNA损伤电化学传感器目前存在的问题和未来可能的发展方向进行展望。     

DNA与表面活性剂的相互作用(Ⅰ)--基于相行为的宏观研究进展

综述了以相行为为基础的DNA与表面活性剂在水及有机溶剂中相互作用的研究进展及其相关研究方法.阐述了静电作用及疏水作用对相行为的影响.介绍了用光散射法及浊度法确定沉淀边界和用键合等温线及恒温滴定量热法考察DNA与表面活性剂相互作用的键合度及协同键合过程的能量变化,以及利用短链DNA与表面活性剂复合物在固体表面的吸附等温线来考察沉淀后复合物的构象变化.     

碳酸镧分离富集DNA的研究

通过紫外-可见分光光度法测定了碳酸镧吸附前后溶液中的DNA含量,并计算了DNA的吸附率.通过X射线光电子能谱(XPS)与X射线衍射(XRD)分析了吸附DNA前后固相的变化.结果表明,碳酸镧对DNA有较强的吸附作用,且该过程对碳酸镧晶型未产生明显影响.通过对吸附条件的考察,发现DNA的吸附率随pH值升高而降低.最后通过磷酸二氢钾作为洗脱液将吸附的DNA回收,洗脱液中镧离子含量低于0.1×10~(-6)mol/L,对DNA的后期使用无污染.     

线性扫描伏安法研究美托拉腙与DNA的相互作用

在NaOH(pH 10.0)介质中,美托拉腙分别在-1.810 V和-2.075 V处具有2个还原峰,DNA的加入导致美托拉腙的2个还原峰峰电位正移,峰电流下降,表明美托拉腙与DNA之间发生了相互作用,形成了非电活性的化合物.考察了时间、温度、扫描速率、离子强度等条件对该相互作用的影响;结合DNA对美托拉腙紫外吸收光谱的影响,推断美托拉腙分子与DNA分子的相互作用是通过嵌插方式结合.在优化条件下,反应体系在-2.075 V处的还原峰电流I_(pa)与DNA的质量浓度在6 ～36 mg/L范围内呈较好的线性关系,相关系数为0.994 8,检出限为3 mg/L;通过对反应机制的研究,得到美托拉腙与DNA间的结合常数β为1.334×10~4 L/mol,结合数为2.     

青蒿素与DNA作用的电化学机理

在体积分数为20%乙醇的Britton-Robinson缓冲溶液(pH=7.4)中,利用循环伏安法和紫外可见吸收光谱法研究了青蒿素与DNA的相互作用。电化学研究表明,DNA的存在能导致青蒿素在银电极上-0.672 V处的还原峰电流下降,峰电位正移。通过对比双链DNA(dsDNA)和单链(ssDNA)与青蒿素作用,得出青蒿素可嵌插到DNA分子中,形成非电活性的复合物。电化学方法可计算出DNA与青蒿素的结合比为1∶4,结合常数为3.6×104。电极过程的电化学参数表明,DNA作用前后,α、β值变化不明显,进一步证实了该复合物是非电活性;Ks值变小,表明二者作用后受扩散控制。紫外可见吸收光谱法研究表明,青蒿素对DNA分子发生嵌插作用。通过光谱滴定法可计算二者的结合比和结合常数,同样获得1个DNA结合4个青蒿素分子,结合常数为4.0×104,与电化学方法测定结果相吻合。实验数据显示,青蒿素进入细胞内有可能与细胞核中DNA结合,诱导细胞凋亡。