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2.3 磁性納米粒子對PCR體系的影響
Shen等[27，32]研究了將引物共價鍵合到SiO2包覆的γ-Fe2O3磁性納米粒子表面的PCR。實驗結果表明，引物連接到γ-Fe2O3磁性納米粒子表面，在合適的條件下，PCR反應能順利進行。當一條引物（上游引物或下游引物)連接在γ-Fe2O3磁性納米粒子表面，而另一條引物（下游引物或上游引物)未連接時，PCR幾乎不受退火溫度的影響；但當兩條引物都連接在γ-Fe2O3磁性納米粒子表面時，PCR受退火溫度的影響較大。在一定溫度范圍內，退火溫度越高，PCR產(chǎn)物特異性越好。而且，將引物與磁性納米粒子連接，產(chǎn)生了新的基于磁性納米粒子的不對稱PCR和對稱PCR。一條引物連接到磁性納米粒子表面的不對稱PCR擴增可以產(chǎn)生大量磁性納米粒子-單鏈DNA復合物，由于單鏈DNA產(chǎn)物連接在磁性納米粒子的表面，所以利用外磁場作用可以很容易地將其分離；而兩條引物均連接到磁性納米粒子表面的對稱PCR擴增，產(chǎn)生了一種生產(chǎn)納米結構聚合物的新方法。
2.4 納米碳對PCR體系的影響
2.4.1 納米碳管對PCR體系的影響 Cui等[33]發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管（SWNTS)能對PCR產(chǎn)生積極的影響。當SWNTS濃度小于3 g/ L時，能增加PCR擴增的產(chǎn)量；而當SWNTS濃度大于3 g/L時，又會抑制PCR反應。此外，SWNTS還可以在一定程度上模擬PCR緩沖液中Mg2+的重要作用。當PCR反應液中沒有Mg2+時，加入SWNTS能得到與Mg2+存在時相似的效果，PCR的產(chǎn)量沒有太大的差別，都是在SWNTS濃度為3 g/L時得到最大產(chǎn)量。為了探求實驗的機理，他們將SWCNTS分別與DNA、Taq酶進行了孵育，結果發(fā)現(xiàn)這些反應成分聚集在SWCNTS周圍，能更好的接觸而發(fā)生反應，因而能提高PCR的效率，增加PCR反應的產(chǎn)量。當SWNTS濃度過高時，因其對PCR反應成分的過多連接而破壞了DNA，Tag酶以及引物的反應條件，從而抑制了PCR反應。而且通過X-射線電子光譜圖分析發(fā)現(xiàn)，在PCR反應后，SWCNTS的結合能增加，說明其與DNA模板、Taq聚合酶發(fā)生了強烈的反應，SWCNTS與PCR各反應成分發(fā)生了電子轉移，充當了電子受體和聚合酶的穩(wěn)定劑。
2.4.2 納米碳粉對PCR體系的影響 Zhang等[34]發(fā)現(xiàn)納米碳粉（CNP)的水懸浮溶液能提高重復PCR和長片段PCR擴增的特異性。在沒有CNP的情況下，重復PCR在第4輪擴增就開始出現(xiàn)非特異性條帶。第5和第6輪擴增出現(xiàn)了明顯的拖尾，幾乎沒有目標條帶。而加入適量的CNP懸浮液后，PCR即使到了第6輪擴增也能得到單一的目標條帶。同時，在長片段PCR擴增中加入CNP懸浮液可以使拖尾現(xiàn)象顯著減少，非特異條帶逐漸消失。但是，CNP的濃度必須在一定范圍內才會有效，濃度太低不能有效提高PCR的特異性，濃度過高又會抑制PCR反應。原子力顯微鏡結果說明CNP與雙鏈DNA之間存在潛在的結合力，因此反應的機理可能是這種結合力減少了引物與DNA模板之間的錯配以及引物二聚體的產(chǎn)生，因而可以提高PCR的特異性。但過高濃度的CNP會產(chǎn)生過高的結合力，又會阻礙PCR的反應。但是CNP對PCR有這樣的影響，還有可能是CNP與DNA聚合酶發(fā)生了相互作用，反應機理尚需進一步探討。
2.4.3 富勒烯（C60)對PCR反應的抑制作用 張捷等[35]研究了富勒烯(C60)對PCR的影響。隨著C60濃度的增加，PCR擴增被顯著抑制。C60一方面會抑制DNA聚合酶的活性，且濃度越高，抑制作用越大，另一方面又會損傷DNA單鏈模板，降低DNA單鏈模板起始濃度，從而造成PCR產(chǎn)物量的降低。他們認為，這是C60與DNA聚合酶的酶活性位點發(fā)生了相互作用，導致DNA聚合酶活性降低，同時C60還會結合到DNA單鏈模板上，干擾引物、底物與模板之間的精確配對，另外，C60可在PCR實驗條件下活化生成多種活性氧或自由基，進而造成DNA聚合酶構象的改變以及DNA模板的損傷，抑制了PCR反應的進行。
2.5 半導體納米材料對PCR體系的影響
Nie等[36]發(fā)現(xiàn)表面帶氨基的SiO2包覆的四足狀ZnO納米結構能提高PCR擴增的產(chǎn)量。由SiO2包覆的四足狀ZnO，當表面有氨基修飾并且加入量由0.01 μg逐漸增大到0.5 μg時，PCR產(chǎn)物的量不斷增多；當加入量＞0.5 μg時，PCR產(chǎn)物的量卻不再增加。表面修飾了氨基的ZnO納米結構在一定濃度范圍內能提高PCR擴增的產(chǎn)量。當表面沒有氨基修飾，ZnO納米結構的量≤0.06 μg時，PCR產(chǎn)物的量變化不大；而當ZnO納米結構的量≥0.12 μg時，PCR產(chǎn)物的量減少。其反應機理還不明確醫(yī).學.全.在.線m.gydjdsj.org.cn。
Wang等[37]考察了表面修飾了羧基的CdTe量子點對PCR體系特異性的影響。實驗結果表明，在不同的退火溫度下，CdTe量子點能提高PCR體系的特異性，而且在擴增短片段時，量子點對PCR體系特異性的提高比擴增長片段時提高的更明顯。同時，CdTe量子點不能提高PCR的效率。CdTe量子點可以作為常規(guī)PCR的優(yōu)化因子，尤其是對多重PCR，因而可以拓寬PCR的應用范圍，同時也對基因診斷具有重要的意義。他們認為反應機理可能有兩方面：（1)與金納米粒子相似，CdTe量子點模擬了體內DNA復制過程中單鏈結合蛋白SSB的作用，選擇性地結合了單鏈DNA，從而顯著降低了DNA復制過程中引物和模板的錯配，有利于提高PCR的特異性；（2) CdTe量子點可能與DNA聚合酶發(fā)生了相互作用，聚合酶吸附到量子點的表面，使PCR體系中聚合酶的有效濃度降低，從而有利于目標產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高了PCR的特異性。但隨著量子點的不斷增多，聚合酶濃度不斷降低，當聚合酶濃度小于特異擴增需要的有效濃度時，量子點的加入又會對PCR產(chǎn)生抑制作用。
