导　　师： 陆祖康

学科专业： H03

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 浙江大学信息科学与工程学院

摘　　要： dna分析技术是从生物的分子-基因水平揭示生物的特性，它为生命科学研究提供了最有效、最便捷的技术和手段。因此，dna分析仪器的研究十分重要，它是获取信息的源头和基础。本论文开展了激光诱导荧光dna分析系统的相关理论和研制工作，先后完成了两套检测系统的设计与构建。它们是基于微通道毛细管电泳技术的现代光学检测系统，具有结构简单、性能良好、成本较低的优点，分辨率达到1bp，也就是单碱基分辨。灵敏度高，对标准dna样品pgem-3zf(+)/hae iii markers的检测限是2.4x10-11mol/l。满足测序和短串联重复序列(short tandem repeat，str)分型对分辨率和灵敏度的要求。主要工作包括两大部分：微通道毛细管电泳部分和激光诱导荧光检测部分。 电泳部分主要包括：对微通道内壁进行改性，以控制电渗流和抑制吸附；制备性能良好的筛分介质能够对样品电泳分离；对涂层、灌胶、进样系统以及荧光染料的选择进行优化，选用非交联的线性聚丙烯酰胺(linear polvacrylamide，lpa)作为涂层材料和可替换的筛分介质；测量得到的自制涂层管的电渗流淌度为2.5165×10-8mzv-1s-1，对电渗流的控制满足dna样品分离的要求；研究了电场强度与迁移率的关系，得到电场强度与电泳电流的关系曲线；对于本筛分系统，提出了一种新的ogston修正模型，从而能够简单、良好地解释实验结果；考察了dna样品中不同长度的片段在不同浓度筛分介质中，随电场强度条件变化的信号强度、展宽和分辨率的变化情况，优化筛分质浓度为4％lpa。 检测部分设计为共焦光路，建立了分别以488nmar+激光器和532nm固体激光器为光源的两套系统，由激光器激发电泳到检测窗口的dna片段(标记有荧光染料)，发射的荧光信号由光电倍增管收集检测，激发光路和收集光路三维可调。通过理论分析和实验优化本系统的设计：优化聚焦于微通道中的激发光斑大小，增大聚焦到毛细管内径中的激发光斑尺寸，使光斑尺寸由最小的10μm增大到50μm(充满了整个毛细管内径)，光电倍增管接收到的荧光信号提高了2～3倍，从而提高系统的信噪比和灵敏度；提出在聚焦物镜处加折射率匹配液的方法，加匹配液后的荧光信号得到了增强，因而提高了荧光收集效率和灵敏度。通过理论和实验分析阵列毛细管电泳技术中杂散光的强度与分布，激发光束直接照射到毛细管的内径中心时，毛细管产生的杂散光强度是无毛细管的情况下的2.7025倍；对不同内径的微通道毛细管进行比较，优化内径为50μm；分析了不同间距的阵列毛细管杂散光情况；所得结果对提高检测系统荧光收集效率、提高信噪比、采取最佳扫描方式十分有意义。

关 键 词： 分析 毛细管电泳 光学检测系统 固体激光器 扫描方式 荧光信号

分 类 号： [TN248.1 Q78]

领　　域： [电子电信] [生物学]