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Toward an Optofluidic gene Sensor based on Fluorescence Enhancement in a Hollow Bottle Microresonator

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Anteprima della tesi: Toward an Optofluidic gene Sensor based on Fluorescence Enhancement in a Hollow Bottle Microresonator, Pagina 5
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The acid which stores information inside the nucleus is named Deoxyribonucleic Acid 
(DNA) and is composed of sections named genes. These are formed by two long com-
plementary oligonucleotides strands with their typical double helix shape. The second 
group of nucleic acids is named Ribonucleic Acid (RNA) and it is used to transfer in-
formation between cell organelles with the aim of generating proteins. Concerning the 
structure of the two acids, their backbone is composed by different sugar molecules; in 
addition, thymine provides the conjugation with adenine in DNA, while it is totally re-
placed by uracil in RNA. Because of its temporary transport function, RNA shows only 
a single strand helix shape inside the cell, but it also results in the creation of coupled 
strings [3]. 
1.2. Nucleic acid thermodynamics 
The non-covalent bond between nucleobases allows any combination of complementary 
nucleic acid strings to join together, whether they are of the same type or not. This pro-
cess, known as annealing or hybridization, produces double-strings called duplexes or 
hybrids. Nucleic acid thermodynamics also includes a process for splitting duplexes, 
known as denaturation. The process is usually optically monitored as the absorbance, at 
the wavelength λ = 260nm, in free nucleotides is higher than in duplexes; alternatively, 
denaturation is identified by measuring the heat capacity by differential scanning calo-
rimetry. The most common and oldest method used in the laboratory consists in increas-
ing the duplexes temperature above the so called melting point and rapidly cooling the 
sample to trap the strands in the separate state. A useful tool for studying denaturation is 
the melting curve, of which figure 1.2 is an example, which shows separation of du-
plexes as a function of temperature. In this way the threshold is clearly defined as the 
temperature required achieving denaturation of half the duplexes; for a complete separa-
tion of all the duplexes, a 20-30°C increase is usually necessary. The thermal energy re-
quired to separate two strands is dependent on many factors. First of all, the length of 
the duplex means more hydrogen bonds to split. The second factor is the base composi-
tion: while adenine linking makes just two hydrogen bonds, guanine and cytosine links 
require three bonds each and needs higher energy to split. Also the surrounding envi-
ronment of the duplexes is important to achieve separation; in fact, chemical methods 
are also developed in order to reduce the thermal stability. An easier way to achieve de-
naturation is changing the pH of the environment to an alkaline solution; high concen-
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Toward an Optofluidic gene Sensor based on Fluorescence Enhancement in a Hollow Bottle Microresonator

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Informazioni tesi

  Autore: Giulio Negri
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Pavia
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettronica
  Relatore: Sabina Merlo
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 105

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Parole chiave

dna
ibridazione
biosensore
risonatore
biosensor
hybridization
dielectric resonator
optofluidic
optofluidica

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