[发明专利]应用太赫兹超材料传感器测定植物基因组DNA含量的方法

说明书

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种应用太赫兹超材料传感器测定植物基因组DNA含量的方法，本发明通过在柔性基质修饰非对称结构超材料传感器来实现植物基因组DNA的定量测定，具体的，本发明使用了具有三裂的圆形劈裂环传感器测定植物基因组DNA含量，通过详细的测量和模拟证明了共振频率偏移量和DNA含量之间的线性关系，实现了植物基因组DNA含量的精准定量识别，检测过程简单，响应迅速。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种应用太赫兹(THz)超材料传感器测定植物基因组DNA含量的方法。

背景技术

基因工程操作过程常常需要对基因组DNA进行定量，以便于后续操作中确定相关酶或者其它试剂的用量。目前常用的DNA含量测定的方法有定磷法、定糖法、紫外吸收法和荧光光度法进行测定。这些方法普遍存在方法繁琐、易受蛋白质、单个核苷酸影响等缺点，导致测定结果不精确，不可靠。

太赫兹(Terahertz，THz)光谱技术具有指纹性(生物分子的振动和转动能级处于太赫兹波段)、安全性(光子能量低，仅毫电子伏特)及水敏感性等独特的光谱特性，且信噪比和检测灵敏度高，具备良好的无损检测优势，有望克服上述DNA含量测定方法精确度不高的缺陷。另外，太赫兹光谱技术还具有仪器通用、重现性好、操作简便、成本低、无污染等优点。

DNA分子内部双螺旋结构的存在使得太赫兹时域光谱(THz-TDS)作为一种无标记技术测定DNA含量成为可能，并且已有实验利用该光谱检测了杂交/变性的双链DNA、寡核苷酸(4-8个核苷酸)以及单碱基突变。然而由于植物基因组结构复杂，相对分子质量大，定量测定要求精度高，因此THz-TDS在检测基因组含量的灵敏性需要加强，并且要求尽量使用少量DNA材料进行测定，以减少水的影响。

最近，基于超材料(超材料)的太赫兹生物传感器已经克服了典型THz-TDS系统灵敏度的限制。这种感应方式是基于介电环境的变化以及超材料芯片上方的微量生物材料。到目前为止，已有进行了很多实验以实现更大的频移或更高的Q因子，提高超材料感应的灵敏度，例如引入非对称劈裂共振器可以增强共振频率。此外，通过在一些薄低介电常数柔性基质上修饰THz超材料，可以减少传输损耗和感应电容，显著提高传感器的灵敏度。

但是上述THz、超材料技术是独立存在的，缺乏一种综合利用这两种技术的精确测定植物基因组DNA含量的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用THz超材料传感器测定植物基因组DNA含量的方法。

本发明的目的是提供一种应用THz超材料传感器测定植物基因组DNA含量的方法，包括以下步骤：

步骤1，制作标准品

分别取不同体积的已知浓度DNA样品溶液，作为标准品备用；

步骤2，DNA样品溶液处理

将DNA样品溶液沉积在THz超材料传感器的Au薄膜上，形成样品层，制成含DNA的THz超材料传感器；

步骤1中多个DNA样品溶液分别按照步骤2的方法制备THz超材料传感器；

步骤3，太赫兹光谱测量，绘制标准曲线

利用THz光谱发射装置对步骤2制备的多个THz超材料传感器的THz透射光谱进行表征；相比于DNA含量为0的样品，其余样品的共振频率显著红移，计算各DNA样品的共振频率偏移量，然后根据多个THz超材料传感器中DNA含量及共振频率偏移量绘制标准曲线；

步骤4，将待测样品DNA溶液参照步骤2-3的方法测定共振频率偏移量，然后根据步骤3制作的标准曲线计算DNA含量。