Nghiên cứu cố định chuỗi ADN sử dụng ống nano cacbon nhằm ứng dụng cho cảm biến sinh học

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI - NGUYN S UN NGUYN S UN CHUYấN NGNH VT LIU IN T NGHIấN CU C NH CHUI ADN S DNG NG NANO CC BON NHM NG DNG TRONG CM BIN SINH HC LUN VN THC S KHOA HC VT LIU IN T KHO 2009 H Ni 2011 LI CM N Sau mt thi gian hc v nghiờn cu di s hng dn nhit tỡnh ca cỏc thy cụ giỏo, s giỳp ca cỏc bn ng nghip cựng s n lc c gng ca bn thõn, lun tt nghip cao hc ca tụi ó c hon thnh u tiờn cho tụi gi li cm n sõu sc ti thy giỏo hng dn TS Phng ỡnh Tõm ngi ó nh hng, hng dn, giỳp tụi hon thnh lun ny Tụi xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ giỏo thuc Vin o to quc t v khoa hc vt liu (ITIMS ), Vin tiờn tin khoa hc v cụng ngh (AIST), Vin sau i hc ó to iu kin giỳp tụi quỏ trỡnh hc v thc hin lun tt nghip Tụi xin chõn thnh cm n cỏc thnh viờn nhúm cm bin sinh hc - Vin ITIMS nhng ngi nhit tỡnh giỳp sut quỏ trỡnh thc hin lun Cui cựng, tụi xin chõn thnh cm n gia ỡnh, bn bố, ng nghip ó ng viờn giỳp , to iu kin tt nht tụi hon thnh bn lun ca mỡnh H ni, ngy27 thỏng nm 2011 Hc viờn Nguyn S Un Cng hũa xó hi ch ngha Vit Nam c lp T Hnh phỳc LI CAM OAN Tụi l: Nguyn S Un Hc viờn lp: VLT- HY ti: Nghiờn cu c nh chui ADN s dng ng nano cỏc bon nhm ng dng cho cm bin sinh hc Tụi xin cam oan cỏc kt qu tụi trỡnh by lun l tụi nghiờn cu di s hng dn ca tin s Phng ỡnh Tõm Cỏc s liu kt qu nờu lun l trung thc v cha c cụng b v s dng bo v bt c lun no H ni, ngy 27 thỏng9 nm 2011 Ngi vit Nguyn S Un B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI - NGUYN S UN NGHIấN CU C NH CHUI ADN S DNG NG NANO CC BON NHM NG DNG CHO CM BIN SINH HC Chuyờn ngnh : Khoa hc k thut vt liu in t LUN VN THC S KHOA HC VT LIU IN T NGI HNG DN KHOA HC : TS PHNG èNH TM H Ni 2011 MC LC Trang MC LC DANH MC HèNH V, TH DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT .9 DANH MC CC BNG BIU .10 CHNG TNG QUAN V C NH ADN S DNG NG NANO CC BON 13 1.1 Gii thiu chung v cm bin sinh hc 13 1.2 Tng quan mt s phng phỏp c nh chui ADN s dng ng nano cỏc bon 14 1.2.1 Gii thiu chung v ng nanno cỏc bon (CNT) 14 1.2.2 Gii thiu chung v chui ADN 16 1.2.3 Tng quan mt s phng phỏp c nh chui ADN 19 1.2.3.1 Phng phỏp hp ph vt lý .19 1.2.3.2 Phng phỏp liờn kt cng hoỏ tr 20 1.2.3.3 Phng phỏp in hoỏ 21 1.2.3.4 Phng phỏp by mng 21 1.2.4 Mt s phng phỏp c nh ADN s dng ng nano cỏc bon .22 1.2.4.1 Phng phỏp hp ph vt lý .22 1.2.4.2 Phng phỏp liờn kt cng hoỏ tr 23 1.3 Kt lun 27 CHNG C NH ADN LấN CM BIN .29 2.1 Cỏc hoỏ cht s dng c nh ADN .29 2.2 Thụng tin v cm bin 30 2.3 C nh ADN s dng ng nano cỏc bon lờn cm bin 30 2.3.1 S c nh .31 2.3.2 Cỏc bc thc hin 31 2.3.2.1 Bin tớnh CNT 31 2.3.2.2 Rung siờu õm 31 2.3.2.3 Ph ADN-CNT lờn b mt cm bin 32 2.3.3 Cỏc phng phỏp nghiờn cu 32 2.3.3.1 Phng phỏp SEM & TEM 32 2.3.3.2 Ph t ngoi UV Vis 34 2.3.3.3 Ph hng ngoi FTIR 35 2.3.3.4 Ph Raman 36 2.3.3.5 Xõy dng h o v phng phỏp o xỏc nh s lai hoỏ .39 CHNG KT QU V THO LUN 44 3.1 C nh ADN lờn b mt ng nano cỏc bon 44 3.1.1 Phõn tỏn ng nano cỏc bon dung dch ADN 44 3.1.1.1 nh quang hc ng nano cỏc bon phõn tỏn dung dch ADN, nc 44 3.1.1.2 Ph UV-Vis phõn tỏn ng nano cỏc bon dung dch ADN 45 3.1.1.3 nh hin vi in t truyn qua phõn tỏn ng nano cỏc bon dung dch ADN .46 3.1.2 c trng c nh ADN lờn ng nano cỏc bon 47 3.1.2.1 nh FE-SEM ca b mt ng nano cỏc bon 47 3.1.2.2 c trng ph hng ngoi FTIR ca CNT-ADN 48 3.1.2.3 c trng ph Raman 49 3.2 c trng ỏp ng ca cm bin ADN 50 3.2.1.c trng ỏp ng ca cm bin 50 3.2.1.1 Thi gian ỏp ng ca cm bin .50 3.2.1.2 c trng tớn hiu ca cm bin 51 3.2.2 Cỏc yu t nh hng ca quỏ trỡnh c nh ADN n tớn hiu ca cm bin 52 3.2.2.1 nh hng ca thi gian c nh DNA 52 3.2.2.2 nh hng ca nng ADN dũ 53 3.2.2.3 nh hng ca nng CNT 54 3.2.2.4 nh hng ca giỏ tr pH 55 3.2.3 n nh ca cm bin 56 3.2.3.1 nh hng ca ph mng BSA 56 3.2.3.2 nh hng ca nhit lai hoỏ 57 3.2.3.3 lp li ca cm bin 58 KT LUN V KIN NGH 60 CễNG TRèNH CễNG B 61 TI LIU THAM KHO 62 DANH MC HèNH V, TH TT Tờn hỡnh v, th Hỡnh 1.1.Cu to chung ca cm bin sinh hc ADN Hỡnh 1.2 Hỡnh nh mụ phng ng nano cỏc bon n vỏch(A) v a Trang 14 vỏch(B) 15 Hỡnh 1.3 Cu to hoỏ hc ca phõn t ADN 18 Hỡnh 1.4 Mụ t phng phỏp cng húa tr 21 Hỡnh 1.6 Phng phỏp chung chc nng hoỏ ng nano cỏc bon 24 Hỡnh 1.8 C nh ADN lờn trờn ng nano cỏc bon 25 Hỡnh 1.9 S c nh ADN lờn mng a lp SWCNT 26 Hỡnh 2.1 Vi cm bin cú cú cu hỡnh 10 àm X 10àm (b rng x khong cỏch gia cỏc in cc) 30 Hỡnh 2.2 S c nh ADN s dng ng nano cỏc bon 31 10 Hỡnh 2.3 C nh ADN- CNT lờn cm bin 32 11 Hỡnh 2.4 Di lm vic ca cỏc k thut hin vi in t v quang hc 33 12 Hỡnh 2.5 S nguyờn lý cu to mỏy SEM 34 13 Hỡnh 2.6 C ch ph Raman 36 14 Hỡnh 2.7 So sỏnh cỏc mc nng lng ca ph Raman thng, 38 15 Raman cng hng v hunh quang cng hng 38 16 Hỡnh 2.8 Dng súng t b khuch i Lock-in 40 17 Hỡnh 2.9 H o vi sai s dng mỏy khuych i Lock-in SR830 41 18 Hỡnh 2.10 Mch tng ng ca h o vi sai 42 19 Hỡnh 3.1 nh quang hc phõn tỏn ng nano cỏc bon sau thỏng lu tr nc (a), dung dch ADN (b) Cụng sut siờu õm 125W, 30ml dung dch ADN, 15mg SWCNTs, pH7 20 44 Hỡnh 3.2 Ph UV-vis ng nano cỏc bon phõn tỏn dung dch ADN (a), mi quan h gia cng nh hp ph vi thi gian phõn tỏn (b) Cụng sut siờu õm 125W, 30ml dung dch ADN, 15mg SWCNTs, pH7 21 46 Hỡnh 3.3 nh TEM ca ng nano cỏc bon phõn tỏn dung dch ADN 46 22 Hỡnh 3.4 nh FE-SEM ca b mt ng nano cỏc bon khụng c c nh ADN (a), c c nh ADN (b) 23 Hỡnh 3.5 Ph FTIR ng nano cỏc bon khụng c c nh AND (a), c c nh ADN (b), 30ml dung dch ADN, 15mg SWCNTs, pH7 24 47 48 Hỡnh 3.6 Ph raman ng nano cỏc bon c c nh DNA v ng nano cỏc bon khụng c c nh DNA 30ml dung dch ADN, 15mg SWCNTs, pH7 25 49 Hỡnh 3.7 Thi gian ỏp ng ca cm bin, nng ADN dũ 10àM, nhit 30oC 26 50 Hỡnh 3.8 c trng lai húa ca chui ADN vi nng chui ADN dũ 10àM, ti nhit 30oC 27 51 Hỡnh 3.9 nh hng ca thi gian c nh ADN n tớn hiu ca cm bin 28 52 Hỡnh 3.10 nh hng ca nng ADN dũ i vi tớn hiu ca cm bin 29 53 Hỡnh 3.11 nh hng ca nng ng nano cỏc bon n tớn hiu ca cm bin 54 30 Hỡnh 3.12 nh hng ca giỏ tr pH i vi tớn hiu ca cm bin 55 31 Hỡnh 3.13 nh hng ca mng BSA i vi tớn hiu ca cm bin 57 32 Hỡnh 3.14 nh hng ca nhit lai hoỏ ti tớn hiu ca cm bin 58 33 (a) ti nng chui ADN ớch khỏc nhau, (b) ti nng ADN ớch 34 9nM 58 Hỡnh 3.15 Tớn hiu ca cm bin sau hai ln lai hoỏ 59 DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT TT Ký hiu Vit tt cho Ngha ting Vit ADN Deoxyribonucleic acid Axớt nuclờic APTS 3-Amino propyl triethoxy silane Cht APTS CNT Carbon nanotube ng nano cỏc bon EDC 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride Cht EDC FE-SEM FTIR Field Emision Scanning Electron Microscop Fourier Transform Infra Red Hin vi in t quột Ph hng ngoi GPTS Cht GPTS GTD 3-Glycidoxy propyl trimethoxy silane glutaraldehyde HATU O-(7-azabenzotriazol-1-yl)N,N,N,N-tetramethyluronium hexafluorophosphate Cht HATU 10 HREM High resolution electron microscopy Hin vi in t phõn di cao 11 MWCNT Multi-walled carbon nanotube 12 NHS N-hydroxysulfo-succinimide 13 14 ODA PCR 4,4-oxydianiline Polymerase chai reaction 15 SWCNT Single-walled carbon nanotube 16 TOAB tetra-n-octylammonium bromide 17 TEM Transmission electron microscopy Cht GTD ng nano cỏc bon a vỏch Cht NSH Cht ODA Phn ng chui polyme ng nano cỏc bon n vỏch Cht TOAB Hin vi in t truyn qua 3.2.2 Cỏc yu t nh hng ca quỏ trỡnh c nh ADN n tớn hiu ca cm bin 3.2.2.1 nh hng ca thi gian c nh DNA Thi gian c nh ADN l mt nhng yu t nh hng n tớn hiu lai hoỏ ca cm bin Bi vỡ phng phỏp c nh ny thi gian c nh c gn lin vi quỏ trỡnh rung siờu õm hn hp ADN v ng nano cỏc bon, nú quyt nh n s phõn tỏn ca ng nano cỏc bon dung dch ADN v lng chui ADN dũ c hp ph lờn trờn ng nano cỏc bon xột nh hng ca thi gian c nh ADN n tớn hiu ca cm bin, chỳng tụi tin hnh kho sỏt bn mu thớ nghim vi cỏc thi gian c nh ln lt l 30 phỳt, 60 phỳt, 90 phỳt, 120 phỳt Hỡnh 3.9 nh hng ca thi gian c nh ADN n tớn hiu ca cm bin Sau c c nh, bn mu thớ nghim c tin hnh o lai hoỏ nhit phũng Cỏc ng mụ t nh hng thi gian c nh n tớn hiu ca cm bin c biu din hỡnh 3.9 Quan sỏt trờn hỡnh 3.9 chỳng ta cú th thy, tớn hiu ca cm bin tng thi gian c nh tng thi gian c nh l 30 phỳt tớn hiu ca cm bin l thp nht v gn nh khụng thay i iu ny cú th c gii thớch l bi vỡ vi khong thi gian 30 phỳt, s lng chui ADN hp ph lờn trờn ng l ớt, kh nng bt cp gia ADN dũ v ADN b sung khụng nhiu dn n tớn hiu ca cm bin nh Khi tng dn thi gian c nh, lng ADN dũ 52 c c nh trờn b mt ng nano cỏc bon tng dn, dn n kh nng bt cp lai hoỏ gia ADN dũ v ớch cng tng lờn Nh vy, cú th núi rng, s ỏp ng ca cm bin tng thi gian c nh c tng lờn Trong tt c cỏc trng hp, nng ADN ớch l 7nM, tớn hiu lai hoỏ t giỏ tr ln nht 2,3mV, vi thi gian c nh l 120 phỳt Vỡ vy, thi gian 120 phỳt s c la chn c nh chui ADN cú nhng thớ nghim tip theo 3.2.2.2 nh hng ca nng ADN dũ Chui ADN dũ l mt nhng thụng s nh hng ln n nhy cng nh n nh ca cm bin, nú quyt nh n xỏc sut tng tỏc gia ADN dũ v ADN ớch Trong cụng trỡnh ny, chỳng tụi ó thc hin vic xỏc nh nh hng ca nng ADN dũ n tớn hiu ca cm bin trờn bn mu thớ nghim vi cỏc nng ADN dũ ln lt l 1mM, 5mM, 10mM, 20mM, vi cựng iu kin c nh v lai hoỏ ng c trng ca cỏc mu c mụ t hỡnh 3.10 Chui ADN dũ c s dng thớ nghim ny l ca vi khun Ecoli cú cu trỳc AACGCCGATACCATTACTTA c cung cp bi invitrogen T hỡnh 3.10 cú th nhn thy, tớn hiu ca cm bin cỏc mu 1mM, 5mM, 10mM v 20mM tng tuyn tớnh nng thp (0-6nM) v cú xu hng t giỏ tr bóo ho di nng ln hn 6nM Hỡnh 3.10 nh hng ca nng ADN dũ i vi tớn hiu ca cm bin 53 nng ADN dũ thp, ỏp ng tớn hiu ca cm bin thp v ngc li nng cao, ỏp ng tớn hiu l tt hn iu ny ó chng t rng, c nh mt lng ln nng ADN dũ, mt ADN dũ c hp ph lờn ng nano cỏc bon tng lờn dn n lng ADN dũ trờn b mt cm bin tng Khi tin hnh lai hoỏ vi ADN ớch, xỏc sut gp gia chui dũ v ớch tng lm tng kh nng hỡnh thnh chui xon kộp trờn b mt cm bin, ú mt in tớch lõn cn b mt cm bin tng lm cho tớn hiu ỏp ng ca cm bin tng 3.2.2.3 nh hng ca nng CNT Tớn hiu ca cm bin khụng ch b nh hng bi nng chui ADN dũ c nh trờn b mt cm bin m cũn b nh hng bi lng vt liu trung gian gn kt chui ADN vi b mt cm bin Trong khuụn kh ti ny, chỳng tụi ó s dng vt liu trung gian liờn kt chui ADN vi b mt cm bin l ng nano cỏc bon Vỡ vy, nh hng ca nng ng nano cỏc bon n tớn hiu ca cm bin s c xem xột nghiờn cu phn ny kho sỏt s nh hng ca nng ng nano cỏc bon n tớn hiu ca cm bin, chỳng ti tin hnh kho sỏt trờn bn mu cú iu kin c nh nh nhau, vi lng ng nano cỏc bon ln lt l 0.3mg, 0.5mg, 0.7mg v 1mg ng mụ t nh hng ca hm lng ng nano cỏc bon n tớn hiu ca cm bin c biu din hỡnh 3.11 Hỡnh 3.11 nh hng ca nng ng nano cỏc bon n tớn hiu ca cm bin 54 Cú th nhn thy rng tớn hiu ca cỏc mu tng theo nng ng nano cỏc bon iu ny cú th c gii thớch l tng nng ng nano cỏc bon, s lng cỏc ng nano c chui ADN dũ hp ph tng Trong quỏ trỡnh lai hoỏ, xỏc sut bt cp gia chui ADN dũ v ớch to thnh chui xon kộp tng lờn, dn n tớn hiu ca cm bin tng Nhng vi lng CNT quỏ nhiu cng s gõy gim tớn hiu ca cm bin quỏ trỡnh c nh cú cng nhiu CNT nú s cng bao ph lng ADN trờn b mt cm bin, dn n kh nng lai hoỏ gim, lm gim tớn hiu ca cm bin 3.2.2.4 nh hng ca giỏ tr pH Nh ta ó bit chui ADN l mt phõn t sinh hc c cu to bi cỏc ba z, ng v gc a xit Nng pH cú nh hng ln n cỏc hot ng ca cỏc phõn t ny Vỡ vy, tớn hiu ca cm bin cng s nh hng bi pH ca mụi trng c nh Trong phn ny chỳng tụi tin hnh kho sỏt nh hng ca pH quỏ trỡnh c nh ti tớn hiu ca cm bin vi nm mu kho sỏt vi nng pH ln lt l pH 3, pH 5, pH 7, pH 9, pH 11 Tớn hiu ca cm bin c th hin trờn hỡnh 3.12 Hỡnh 3.12 nh hng ca giỏ tr pH i vi tớn hiu ca cm bin Quan sỏt tớn hiu trờn hỡnh 3.12 cú th thy rng, cỏc mu cú pH v pH 11 cú tớn hiu thay i khụng ỏng k, chng t kh nng lai hoỏ gia chui ADN dũ 55 v chui b sung thp, mu cú pH v pH tớn hiu ca cm bin tt hn Trng hp pH tớn hiu ca cm bin l cao nht cỏc mu c kho sỏt Nh vy, ta nhn thy i vi mụi trng c nh cú axớt hoc ba z cao, s lai hoỏ gia cỏc chui ADN dũ v chui b sung xy khụng thun li S lai hoỏ xy thun li hn mụi trng trung tớnh Nguyờn nhõn to kt qu nh trờn cú th l cỏc chui ADN b thay i cu trỳc mụi trng cú a xớt hoc ba z cao Do ú, tin hnh lai hoỏ s lng chui ADN dũ bt cp vi chui ADN b sung thp nờn tớn hiu ca cm bin rt nh v khụng n nh Trong mụi trng trung tớnh ADN khụng b thay i cu trỳc ú s bt cp din thun li vỡ vy tớn hiu ca cm bin ln hn 3.2.3 n nh ca cm bin 3.2.3.1 nh hng ca ph mng BSA n nh l mt nhng thụng s quan trng ca cm bin núi chung v cm bin ADN núi riờng õy cú th c coi l thc o ỏnh giỏ cht lng ca cm bin vic ng dng chỳng vo thc t Vỡ vy, phn ny, chỳng tụi nghiờn cu mt phng phỏp lm tng n nh lm vic ca cm bin bng cỏch sau c nh ADN lờn b mt cm bin, mt hp cht BSA s c ph lờn b mt trỏnh s hp ph ca cỏc chui ADN ớch lờn b mt cm bin, dn n tớn hiu lai hoỏ gi kho sỏt nh hng ca mng BSA n tớn hiu ca cm bin, chỳng tụi ó kho sỏt trờn hai mu thớ nghim Mt mu sau c nh ADN c ph mt lp mng BSA, cũn mt mu khụng c ph, cỏc s liu thớ nghim c mụ t hỡnh 3.13 T hỡnh 3.13 cú th nhn thy, tớn hiu lai hoỏ trng hp ph BSA nh hn so vi tớn hiu lai hoỏ b mt cm bin khụng c ph BSA quỏ trỡnh lai hoỏ Trong trng hp ny cho thy, s dng mng BSA ó ngn c s hp ph ca chui ADN ớch lờn b mt cm bin, gim c s lai hoỏ gi gia chui ADN dũ v ADN ớch 56 Hỡnh 3.13 nh hng ca mng BSA i vi tớn hiu ca cm bin 3.2.3.2 nh hng ca nhit lai hoỏ Quỏ trỡnh bt cp ca chui ADN dũ v chui ADN ớch ph thuc rt nhiu yu t nh: nhit bt cp, di chui ADN b sung, nng mui dung dch o Trong cỏc yu t trờn thỡ nhit l yu t nh hng mnh nht n quỏ trỡnh lai hoỏ xỏc nh c nhit lai hoỏ ti u, thỡ cn thit phi xỏc nh c nhit Tm l nhit m ú on ADN kộp b tỏch hon ton thnh on ADN n Giỏ tr nhit ny c gi l nhit bin tớnh ca ADN Nú ch yu c xỏc nh bng s lng cp baz G C, v di ca on ADN Do vy, phn ny chỳng tụi ó nghiờn cu nh hng ca nhit lai hoỏ n tớn hiu ca cm bin cỏc nhit khỏc ln lt l 30oC, 45oC, 60oC v 75oC Tớn hiu ca cm bin ph thuc vo nhit lai hoỏ cỏc nng ADN ớch khỏc c th hin trờn hỡnh 3.14 a Hỡnh 3.14b mụ t tớn hiu ca cm bin ph thuc vo nhit nng ADN ớch l 9nM T hỡnh 3.14 b cú th nhn thy rng, tng dn nhit 30oC, 45oC, 60oC tớn hiu ca cm bin tng theo, ú ti nhit 75oC tớn hiu gim thp t ngt iu ny cú th c gii thớch l vi cỏc mu lai hoỏ ti 30oC, 45oC, 60oC, cỏc giỏ tr nhit ny nm khong nhit hi tớnh ca ADN Khi ú, nhit úng vai trũ lm 57 tng tc phn ng, xỳc tỏc cho s bt cp ca hai chui ADN n thnh mt chui ADN kộp dn n lm tng tớn hiu ca cm bin (a) (b) Hỡnh 3.14 nh hng ca nhit lai hoỏ ti tớn hiu ca cm bin (a) ti nng chui ADN ớch khỏc nhau, (b) ti nng ADN ớch 9nM Trng hp mu lai hoỏ ln hn 75oC, tớn hiu lai hoỏ gim l nhit khụng cũn úng vai trũ xỳc tỏc s bt cp ca chui ADN m nú úng vai trũ tỏch cỏc chui ADN kộp thnh cỏc chui n Vỡ vy, theo lý thuyt, cú giỏ tr lai hoỏ tt nht nhit lai hoỏ thc t nờn nh hn nhit Tm khong 10% n 25% 3.2.3.3 lp li ca cm bin Thụng thng, vic tỏi s dng cm bin l mt cỏc c im m nh sn xut thng hng ti iu ny cng luụn ỳng i vi cỏc cm bin sinh hc núi chung v cm bin ADN núi riờng Trong phn ny, chỳng tụi ó nghiờn cu kh nng tỏi s dng vi cm bin ADN bng cỏch tỏch si ADN ớch on ADN dũ trờn b mt ca vi cm bin, sau ú s dng cm bin ny xỏc nh lai húa on ADN Quỏ trỡnh ny da trờn s bin tớnh v hi tớnh ca on xon kộp nhit Tm thc hin bin tớnh, chỳng tụi nõng nhit lờn qua nhit Tm m bo on ADN ớch v on ADN dũ tỏch hon ton Sau ú lm ngui nhanh v trụi cỏc on ADN ớch b mt ca vi cm bin Thớ nghim ó c lp li xỏc nh s ph thuc tớn hiu ca vi cm bin vi nng ADN ớch nh c mụ t hỡnh 3.15 58 Hỡnh 3.15 Tớn hiu ca cm bin sau hai ln lai hoỏ Kt qu ch cho thy, gn nh khụng cú s khỏc bit v s ph thuc ca tớn hiu li vi nng ca ADN ớch i vi nhng phộp o trc v sau bin tớnh iu ny cho phộp ngh ti vic tỏi s dng ca cm bin ADN 59 KT LUN V KIN NGH Trong quỏ trỡnh thc hin ti Nghiờn cu c nh chui ADN s dng ng nano cỏc bon nhm ng dng cho cm bin sinh hc chỳng tụi ó bc u thu c mt s kt qa khoa hc, úng gúp vo vic phỏt trin cỏc cm bin ADN phỏt hin nhanh virut gõy bnh Nhng kt qu chớnh thu c khuụn kh lun ny bao gm: C nh thnh cụng chui ADN dũ ca vi khun Ecoli lờn b mt cm bin vi dn thụng qua vt liu trung gian l ng nano cỏc bon bng phng phỏp hp ph vt lý Tỏc gi ó s dng nh quang hc, nh SEM, nh TEM, ph UV-VIS, ph hng ngoi, ph Raman nghiờn cu quỏ trỡnh c nh ca chui ADN lờn b mt ng nano cỏc bon Cỏc thụng s c nh ó c ti u hoỏ Cỏc yu t ca quỏ trỡnh c nh nh hng n tớn hiu ca cm bin ó c nghiờn cu nh: thi gian c nh, nng ADN dũ, nng CNT, v pH ca dung dch c nh Kt qu cho thy rng thi gian c nh ti u l 120 phỳt, nng ADN dũ 20mM, nng CNT l 1mg, dung dch c nh cú pH7 Ngoi n nh v kh nng tỏi s dng cm bin cng ó c nghiờn cu Kt qu kho sỏt cho thy, cm bin hot ng n nh cú ph mng BSA Bờn cnh ú, kho sỏt s lp li ca cm bin cho thy tớn hiu ca cm bin ln lai hoỏ th hai gim khụng nhiu so vi ln th nht iu ny cho phộp cú th tỏi s dng cm bin thc t Kin ngh: phỏt trin ti chỳng tụi d nh s tip tc theo mt s hng sau õy: Nghiờn cu c nh ADN lờn b mt cm bin s dng phng phỏp liờn kt cng hoỏ tr, in hoỏ, so sỏnh vi phng phỏp hp ph vt lý Tip tc nghiờn cu trin khai ỏp dng phng phỏp ny cho cm bin ADN phỏt hin vi rỳt gõy bnh 60 CễNG TRèNH CễNG B Cụng trỡnh bỏo quc t 1.1 Báo đăng tạp chí quốc tế Thi Thuy Nguyen, Sy Uan Nguyen, Dinh Tam Phuong, Duc Chien Nguyen, Anh Tuan Mai, D ispersion of denatured carbon nanotubes by using a dimethylformamide solution , Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol (2011) 035015 1.2 Báo đăng hội nghị quốc tế Phuong Dinh Tam, Nguyen Thi Thuy, Nguyen Sy Uan, Phuong Trung Dung, Mai Anh Tuan, Nguyen Duc Chien, Dispersion of single wall carbon nanotubes in DNA solution for DNA sensor preparation, Proceedings of IWNA 2011, November 10-12, 2011, Vung Tau, Vietnam, accepted Cụng trỡnh bỏo nc 61 TI LIU THAM KHO Ti liu tham kho ting Vit H Hunh Thu Dng (2005), Sinh hc phõn t, Nh xut bn giỏo dc Phm Thnh H (2003), Di truyn hc, Nh xut bn giỏo dc Khut Hu Thanh (2005), C s di truyn phõn t v k thut gen, Nh xut bn khoa hc k thut H Ni Phng ỡnh Tõm (2008), Nghiờn cu ch to cm bin ADN ng dng y hc v cụng ngh thc phm, Lun ỏn TS Ti liu tham kho ting Anh Cattien V Nguyen, Lance Delzeit, Alan M Cassell, Jun Li, Jie Han, and M Meyyappan (2002), Preparation of Nucleic Acid Functionalized Carbon Nanotube Arrays, Nano letters, 2, 1079-1081 Chenguo Hu, Yiyi Zhang, Gang Bao, Yuelan Zhang, Meilin Liu, and Zhong Lin Wang (2005), DNA Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes for Electrochemical Detection, J Phys Chem B, 109, 20072-20076 D Grieshaber et al (2008), Electrochemical Biosensors - Sensor Principles and Architectures, Sensors, 8, 1400-1458 Dae-Hwan Jung, Byung Hun Kim, Young Koan Ko, Myung Sup Jung, Sungouk Jung, Sang Yup Lee, Hee-Tae Jung (2004), Covalent Attachment and Hybridization of DNAOligonucleotides on Patterned Single-Walled Carbon Nanotube Films, Langmuir, 20, 8886-8891 Davis J, Vaughan DH, Cardosi MF (1995), Elememts of biosensor construction, Enzyme Microb Technol ,17, 1030-519 10 Dichs JM, Cardosi MF, Turner APF, Karube I (1993), The application of ferrocene-modified n type silicon in glucose biosensors, Electroanalysis, 5, 1-9 11 F Kleinjung, F.F Bier, A Warsinke, F.W Scheller (1997), Fibre-optic 62 genosensor for specific determination of femtomolar DNA oligomers, Analytica Chimica Acta, 350, 51-58 12 F Palmisano, D Centonze, P.G Zambonin (1994), An in situ electro synthesized amperometric biosensor based on lactate oxidase immobilized in a poly-o-phenylenediamine film: determination of lactate in serum by flow injection analysis, Biosens Bioelectron, 9, 471-54 13 G.I.Dovbeshko, Repnytska, O.P.Obraztsova, E.D.Shtogun (2003), DNA Interaction with Single-Walled Carbon Nanotubes: A SEIRA Study, Chem Phys.Lett, 372, 432-437 14 GI Dovbeshko, OP Repnytska, ED Obraztsova, YV Shtogun, (2003), DNA interaction with single-walled carbon nanotubes: a SEIRA study, Chemical Physics Letters, 372, 432437 15 Gladchenko G O., Karachevtsev M.V., Leontiev V.S., Valeev V.A., Glamazda A.Y., Plokhotnichenko A.M., Stepanian S.G (2006), Interaction of Fragmented Double-Stranded DNA with Carbon Nanotubes in Aqueous Solution, Mol Phys., 104, 3193 16 H.A Tajmir-Riahi (2006), An Overview of Protein-DNA and ProteinRNA Interactions, Journal of the Iranian Chemical Society, 3, 297304 17 Hong Cai, Xuni Cao, Ying Jiang, Pingang He, Yuzhi Fang (2003), Carbon nanotube-enhanced electrochemical DNA biosensor for DNA hybridization detection, Anal Bioanal Chem, 375, 287-293 18 http://jnm.snmjournals.org/content/48/7/1039/F1.expansion.html 19 http://www.fractal.org/Fractal-Research-and-Products/Bridging.htm 20 http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/dna2.php 21 Hu C., Zhang Y., Bao G., Zhang Y., Liu M., Wang Z.L (2005) Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes for Electrochemical Detection, J Phys Chem B, 109, 20072-20076 63 22 Hwang E.S., Cao C., Hong S., Jung H.J.,Cha C.Y., Choi J.B., Kim Y.J., Baik S (2006), The DNA Hybridization Assay Using SingleWalled Carbon Nanotubes as Ultrasensitive, Long-Term Optical Labels, Nanotechnology, 17, 3442-3445 23 Jinyan Jia, Wenjun Guan1, Minghao Sim,Yongquan Li, Hong Li (2008), Carbon Nanotubes Based Glucose Needle-type Biosensor, Sensors, 8, 1712-1718 24 Junrong Yu, Nadia Grossiord, Cor E Koning, Joachim Loos (2007), Controlling the dispersion of multi-wall carbon nanotubes in aqueous surfactant solution, Carbon, 45, 618-623 25 Liang, Z Lao, R Wang, J Liu, Y Wang, L Huang, Q Song, S Li, G Fan (2007), Solubilization of Single-Walled Carbon Nanotubes with Single-Stranded DNA Generated from Asymmetric PCR, Int J Mol Sci, 8, 705-713 26 Linqin Jiang, Lian Gao, Jing Sun ( 2003), Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes, Journal of Colloid and Interface Science, 260, 89-94 27 M Passamano et al (2006), QCM DNA-sensor for GMOs detection, Sensors and Actuators B, 118, 177-181 28 M S Alqasaimeh et al (2007), A Urea Biosensor from Stacked SolGel Films with Immobilized Nile Blue Chromoionophore and Urease Enzyme, Sensors, 7, 2251-2262 29 M Zheng, A Jagota, E D Semke, B A Diner, R S Mclean, S R Lustig, R E Richardson, N G Tassi (2003), Nat Mater, 2, 338-342 30 Maryam Hadji Abouzar (2005), Label-free detection of charged macromolecules using a field-effect-based biosensor, Master of Science Thesis, Department of Applied Sciences and Technology, Germany 31 Nakashima N., Okuzono S., Murakami H., Nakai T., Yoshikawa K 64 (2003), DNA Dissolves Single-Walled Carbon Nanotubes in Water, Chem Lett., 5, 456-457 32 Qingxiang Wang, Bin Zhang, Xiaoqiang Lin, Wen Weng (2011), Hybridization biosensor based on the covalent immobilization of probe DNA on chitosanmutiwalled carbon nanotubes nanocomposite by using glutaraldehyde as an arm linker, Sensors and Actuators B, 156, 599-605 33 Rajesh, Bisht V, Takashima W, Kaneto K.(2005), An amperometric urea biosensor based on covalent immobilization of urease onto an electrochemically prepared co polymer poly (N-3-amino propyl pyrrole-co-pyrrole) film, Biomaterials, 26, 3683-3690 34 Ramanathan K, Pandey SS, Kumar R, Gulati A, Murthy ASN, Malhotra BD.(2000) Covelent immobilization of glucose exidase to poly(o- amino benzoic acid) for application to glucose biosensor J Appl Polym Sci, 78, 662-667 35 Sarah E Baker, Wei Cai, Tami L Lasseter, Kevin P Weidkamp, Robert J Hamers (2002), Covalently Bonded Adducts of Deoxyribonucleic Acid (DNA) Oligonucleotides with Single-Wall Carbon Nanotubes: Synthesis and Hybridization, Nanoletters, 2, 14131417 36 Tombelli S., Mascini M., Sacco C., Turner A.P.F (2000), A DNA piezoelectric biosensor assay coupled with a polymerase chainreaction for bacterial toxicity determination in environmental samples, Analytica Chimica Acta, 418, 1-9 37 Taeger S., Xuang L.Y., Gỹnther K., Mertig M.(2005), Noncovalent Sidewall Functionalization of Carbon Nanotubes by Biomolecules: Single-stranded DNA and Hydrophobin, AIP Conf Proc., 262-265 38 Trojanowicz M, Geschke O, Krawozynske V, Krawczyk T, Cammann K (1995), Biosensors based on oxidase immobilized in various 65 conducting polymers, Sens Actuators B, 28, 191-19 39 Xuejiang Wang, Ling Chen1, Siqing Xia1, Zhiliang Zhu1, Jianfu Zhao1, Jean-Marc Chovelon, Nicole Jaffrezic Renaul (2006), Tyrosinase biosensor based on interdigitated electrodes for herbicides determination, International Journal of Electrochem Science, 1, 5561 40 Yongqiang Tan, Daniel E Resasco (2005), Dispersion of SingleWalled Carbon Nanotubes of Narrow Diameter Distribution, J Phys Chem B, 109, 14454-14460 41 Wenrong Yang, Pall Thordarson, J Justin Gooding, Simon P Ringer, Filip Braet (2007), Carbon nanotubes for biological and biomedical applications, Nanotechnology, 18, 412001 66 ... chọn đề tài: Nghiên cứu cố định chuỗi ADN sử dụng ống nano bon nhằm ứng dụng cho cảm biến sinh học với nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu tổng quan phương pháp cố định ADN lên ống nano bon -... Nguyễn Sỹ Uẩn Học viên lớp: VLĐT- HY Đề tài: Nghiên cứu cố định chuỗi ADN sử dụng ống nano bon nhằm ứng dụng cho cảm biến sinh học Tôi xin cam đoan kết trình bày luận văn nghiên cứu hướng dẫn... đổi sau phát cảm biến Nguyên lý hoạt động cảm biến sinh học ADN hình 1.1 13 Hình 1.1.Cấu tạo chung cảm biến sinh học ADN Trong cảm biến ADN việc cố định chuỗi ADN dò lên bề mặt cảm biến yếu tố