荧光纳米材料在生物小分子检测中的应用研究

发布时间：2017-06-07 19:06

  本文关键词：荧光纳米材料在生物小分子检测中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：氨基酸、ATP等生物小分子是组成生物大分子的结构单元和维持生命正常活动的功能基础。它们在生命体的营养补充、能量提供、新陈代谢调节、免疫力的加强、组织修复、信息传递和个体发育等方面发挥着至关重要的作用。这些生物小分子的含量和活性直接关系到生物体的健康。因此,深入研究这些生物小分子之间的相互作用,特别是建立用于这些生物分子的快速、简便、准确、灵敏的分析方法,对从分子水平上阐明生命的奥秘、开发新型药物,攻克疑难病症以及促进信息科学的发展都具有重要的意义,是当前化学生物分析研究的前沿和热点。本论文结合荧光纳米材料和分子生物学手段,巧妙地利用了纳米材料的特点与核酸探针的性质,发展了检测生物巯基化合物和ATP的新方法。具体包括以下三个方面:1、基于碳点-二氧化锰纳米复合物荧光探针检测谷胱甘肽。纳米复合物根据原位还原的方法被制备,操作简单易行。由于碳点-二氧化锰纳米复合物的形成,基于荧光共振能量转移原理,碳点的荧光被二氧化锰片层猝灭。当还原型GSH存在时,MnO2被还原成Mn~(2+),碳点得以从纳米复合物中释放出来并导致荧光的恢复,从而实现对GSH的检测。该方法具有快速、简单、环保、经济、灵敏、选择性高等优点,线性范围是1~10μmol/L,检测限为300 nmol/L。同时,本方法实现了对血清中GSH的测定,展现出在临床疾病诊断方面的应用潜力。2、基于以聚胸腺嘧啶(Poly T)ssDNA为模版制备的荧光铜纳米颗粒(CuNPs)检测巯基化合物。本研究中,Poly T ssDNA在Hg~(2+)作用下形成T-Hg~(2+)-T结构,从而阻碍了荧光CuNPs的合成;当检测体系中存在生物巯基小分子时,由于巯基与Hg~(2+)之间更强的结合力,T-Hg~(2+)-T结构被破坏,所释放出的Poly T ss DNA又可以作为模板制备出CuNPs,导致荧光信号的增强。通过这一原理实现了对生物巯基高灵敏、高选择性的检测,半胱氨酸、同型半胱氨酸和谷胱甘肽的检测范围是0~1000 nmol/L,检测限为12.5 nmol/L、20 nmol/L和15 nmol/L。由于该方法具有很高的灵敏度和选择性,有望成为复杂环境和生物样品中检测巯基化合物的新型分析工具。3、基于多功能单链DNA检测ATP。所设计的单链DNA探针由能够识别ATP的适配体序列和可以制备CuNPs的Poly T序列组成。当ATP不存在时,Exo I可以将整条探针从3’端逐渐消解,使得Poly T碱基序列无法合成CuNPs,不能检测到荧光信号;当ATP存在时,ATP可以与适配体序列形成四联体结构,该结构可以阻碍Exo I的酶切作用,从而保留了后边Poly T序列,CuNPs被合成。本方法属于增强型荧光分析法,具有较高的灵敏度,对ATP的检测范围是1~80μmol/L,检测限为500 nmol/L。通过选择性考察和实际样本抗干扰实验证明该方法具有很高的特异性和抗干扰能力。该方法还具有通用性,有望通过设计不同的探针进而检测其它分子或离子。
【关键词】：纳米复合物 生物巯基 荧光铜纳米颗粒 三磷酸腺苷 荧光分析
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 生物小分子概述11-14
• 1.2 检测生物小分子的传统方法14-18
• 1.2.1 高效液相色谱法14
• 1.2.2 电化学分析法14-15
• 1.2.3 毛细管电泳法15
• 1.2.4 表面增强拉曼散射光谱法15-16
• 1.2.5 比色法16-17
• 1.2.6 荧光分析法17-18
• 1.3 荧光纳米材料在生物小分子检测中的应用18-22
• 1.3.1 量子点18-19
• 1.3.2 上转换荧光纳米颗粒19-20
• 1.3.3 碳点20-21
• 1.3.4 荧光金属纳米簇21-22
• 1.4 本论文拟开展的工作22-24
• 第二章 碳点-二氧化锰纳米复合物的制备及其在快速检测谷胱甘肽中的应用24-34
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 试剂与仪器25-26
• 2.2.2 荧光碳点的制备和纯化26
• 2.2.3 碳点-二氧化锰复合物（C-dots-MnO_2）的制备和纯化26
• 2.2.4 GSH的检测26-27
• 2.2.5 特异性探究27
• 2.2.6 血清样本中GSH含量的测定27
• 2.3 结果与讨论27-33
• 2.3.1 碳点、二氧化锰纳米片层和C-dots-MnO_2纳米复合物的制备与表征27-29
• 2.3.2 C-dots-MnO_2纳米复合物检测GSH的原理29-30
• 2.3.4 实验条件的优化30-31
• 2.3.5 GSH的检测31-32
• 2.3.6 特异性考察32
• 2.3.7 实际样本中GSH的检测32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 基于以聚胸腺嘧啶为模版制备的荧光铜纳米颗粒免标检测巯基化合物34-43
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 试剂与仪器35
• 3.2.2 Cys、Hcy和GSH的荧光检测35-36
• 3.2.3 人血清样本的处理和分析36
• 3.3 结果与讨论36-42
• 3.3.1 生物巯基的检测原理36-37
• 3.3.2 实验条件的优化37-39
• 3.3.3 Cys、GSH和Hcy的荧光检测39-40
• 3.3.4 选择性探究40-41
• 3.3.5 生物样品中巯基化合物的检测41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 基于以多功能ssDNA为模板制备的荧光铜纳米颗粒检测ATP43-51
• 4.1 引言43-44
• 4.2 实验部分44-45
• 4.2.1 试剂与仪器44
• 4.2.2 ATP的荧光检测44-45
• 4.2.3 琼脂糖凝胶电泳实验45
• 4.2.4 细胞裂解液中ATP的检测45
• 4.3 结果与讨论45-50
• 4.3.1 ATP检测原理45-46
• 4.3.2 可行性探究46-47
• 4.3.3 实验条件的优化47-48
• 4.3.4 ATP的荧光检测48-49
• 4.3.5 选择性探究49
• 4.3.6 实际样本中ATP的检测49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 结论51-53
• 参考文献53-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间的代表性研究成果和个人简历63-64

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  本文关键词：荧光纳米材料在生物小分子检测中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

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