在生命科学和材料科学研究中纳米生物技术是国际上生物技术领域的热点和前沿问题,世界各国科学家都在从不同的视角开展着对这项新技术的研究。2005年,上海交通大学的研究小组率先发现金纳米颗粒可以显著的提高PCR(聚合酶链式反应)扩增的特异性,而在稍后不久,中国台湾一个研究小组又报道了金纳米颗粒可以显著提高PCR扩增的特异性和灵敏度。毫无疑问,这些研究是纳米技术在生物领域的又一个成功应用,可以为PCR实验提供新的材料。本文以Long-PCR(长片段PCR)作为实验模型,在此基础上研究了16种非金属纳米材料,结果表明共12种纳米材料具有提高PCR反应特异性的效果,它们都属于不同大小的碳纳米材料。针对纳米材料浓度过高会抑制PCR产物产量的现象,本文利用纳米材料与海藻糖组合组成复合PCR添加剂的方法。结果发现纳米材料与海藻糖组成的复合添加剂在一定程度上既可以提高特异性产物的产量,同时还能够增强反应的特异性。用生物信息学方法寻找参与酿酒酵母核内代谢的几十种生物小分子,并分别以代号命名。用常规PCR方法筛选出其中4种对PCR反应有增效作用的小分子。利用16种纳米材料分别与4种核内小分子逐一组合,进行Long-PCR优化实验。结果发现组成的复合添加剂在不同程度上可以增强PCR反应的特异性,同时还能提高产物产量,其中23号小分子(肌苷)与16种纳米材料组成的复合添加剂效果最好,既可以满足特异性的要求,又可以满足产量的要求。通过查阅文献分析认为,纳米材料之所以可以促进PCR扩增,其作用机理可能为:纳米材料可以使PCR体系中的DNA、聚合酶以及引物等组分更紧密地结合及反应;纳米材料可以提高PCR体系中对流传热速度。